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.
Как подключить прибор к болгарке, варианты
Подключение регулятора зависит от того, какой вид прибора выбран. Если используется простая схема, достаточно вмонтировать её в канал сетевого питания электроинструмента.
Установка самодельной платы
Не существует готовых рецептов по монтажу. Каждый, кто решил оборудовать УШМ регулятором, располагает его сообразно своим целям и модели инструмента. Кто-то вставляет прибор в ручку держателя, кто-то в специальную дополнительную коробку на корпусе.
В различных моделях пространство внутри корпуса болгарки может быть разным. В некоторых достаточно свободного места для установки управляющего блока. В других приходится выносить его на поверхность и крепить иным способом. Но хитрость в том, что, как правило, в задней части инструмента всегда существует определённая полость. Предназначена она для циркуляции воздуха и охлаждения.
Полость в задней части аппарата
Обычно именно здесь и располагается заводской регулятор оборотов. Сделанную своими руками схему можно поместить в это пространство. Чтобы регулятор не перегорел, тиристоры следует установить на радиатор.
Особенности монтажа готового блока
При покупке и установке заводского регулятора внутрь болгарки, чаще всего приходится модифицировать корпус — прорезать в нём отверстие для вывода регулировочного колеса. Но это может неблагоприятно отразиться на жёсткости кожуха. Поэтому предпочтительной является установка прибора снаружи.
Регулировочное колесо изменяет обороты
Цифры на регулировочном колесе обозначают количество оборотов шпинделя. Значение это не абсолютное, а условное. «1» — минимальные обороты, «9» — максимальные. Остальные цифры служат для ориентировки при регулировании. Расположение колеса на корпусе бывает различным. Например, на УШМ Bosch PWS 1300–125 CE, Wortex AG 1213–1 E или Watt WWS-900, оно расположено у основания рукояти. В других моделях, таких как Makita 9565 CVL, регулировочное колесо находится в торце кожуха.
Схема подключения регулятора к болгарке не сложная, но иногда не так просто протянуть кабели к кнопке, которая располагается на другом конце корпуса прибора. Задача может решиться подбором оптимального сечения провода или выводом его на поверхность кожуха.
Регулятор подключается согласно схеме
Хороший вариант — установка регулятора на поверхности прибора или крепление к сетевому кабелю. Не всегда всё получается с первой попытки, иногда прибор приходится протестировать, после чего внести некоторые коррективы. А это легче делать, когда доступ к его элементам открыт.
Крепление к сетевому шнуру
Эксплуатация болгарки с самодельным регулятором
При использовании болгарки с самостоятельно собранной схемой для выбора скорости движения диска нужно четко придерживаться рекомендованных режимов работы аппарата. Ему следует давать частые передышки
Это особенно важно, когда производится обработка любых изделий на пониженных оборотах
Такая предосторожность обусловлена сильным нагревом болгарки, функционирующей на модифицированном напряжении. Если использовать УШМ без передышек, коллектор не выдержит, его обмотки сгорят
Если использовать УШМ без передышек, коллектор не выдержит, его обмотки сгорят.
Еще один важный момент. Нежелательно запускать шлифмашинку при установленном на минимальное значение регуляторе оборотов. В подобной ситуации ротору не хватит напряжения (он не будет прокручиваться). Это приведет к перегреву электрообмоток из-за того, что ламели коллектора не выйдут из режима КЗ (останутся короткозамкнутыми). Правильно будет:
- выставить регулятор на максимальное значение;
- подключить болгарку к сети;
- уменьшить скорость вращения диска на необходимый для выполнения работ показатель.
Соблюдайте указанные рекомендации по выбору оборотов и запуску болгарки, и тогда она станет служить вам долго и без аварий. С помощью модернизированной угловой шлифмашинки вы сможете обработать изделия из любых материалов!
Что это за функция, принцип работы, электрическая схема, плюсы УШМ с регулятором
Большинство моделей болгарок не имеют встроенного регулятора оборотов, как на пылесосах. Такие устройства работают только на максимальной скорости вращения. Однако если встроить в них специальный регулятор, человек сможет понизить обороты до такого уровня, чтобы можно было более качественно обрабатывать тот или иной материал.
Для какой цели УШМ невысокие обороты
Многих людей интересует, для чего нужно регулировать обороты на болгарке. Чаще всего люди решают уменьшать скорость вращения круга, чтобы более бережно обрабатывать пластик или древесину.
Также при пониженной скорости возрастает безопасность использования такого электроинструмента. Дело в том, что при небольших оборотах болгарка меньше вибрирует и намного лучше сидит в руке.
Для чего болгарке плавный пуск и регулятор оборотов
Регулятор вращения — позволяет самостоятельно устанавливать обороты во время использования электроинструмента
В современных моделях углошлифовальных устройств применяются две технологии, которые увеличивают безопасность и характеристики электроинструмента:
- Регулятор скорости вращения. Это устройство устанавливается для того, чтобы человек смог переключать режимы работы мотора.
- Плавный пуск. Чаще всего данная функция встречается в дорогих моделях от Диммер. При использовании плавного спуска работа мотора будет постепенно увеличиваться от нулевой отметки до максимального значения.
Вышеперечисленные технологии очень полезны. Дело в том, что с их помощью удается снизить изнашиваемость инструмента и увеличить срок его работы. Поэтому людям, которые решили приобрести себе болгарку, рекомендуется искать модели со встроенным плавным спуском и регулятором вращения.
Схема подключения без регулятора мощности
Схема подключения — может понадобиться во время подсоединения модуля настройки мощности
Люди, которые решили самостоятельно подключить устройство для настройки оборотов, должны заранее ознакомиться со схемой болгарки. Это поможет понять, как в ней все устроено.
Главным элементом всей схемы является статор. У него есть две на связанные между собой обмотки. Они подключены к источнику напряжения через отдельный выключатель. Именно в нем установлена кнопка пуска, которая отвечает за начало работы болгарки.
Каждая из имеющихся обмоток подключена к графитовым щеткам при помощи специальных контактов, которые надежно соединены с поверхностью коллектора. При этом концы обмотки подключены к коллекторным ламелям. В результате этого получается замкнутая электрическая цепь.
Для чего вообще регулировать скорость вращения диска болгарки?
- При резке металла разной толщины, качество работы сильно зависит от скорости вращения диска. Если резать твердый и толстый материал – необходимо поддерживать максимальную скорость вращения. При обработке тонкой жести или мягкого металла (например, алюминия) высокие обороты приведут к оплавлению кромки или быстрому замыливанию рабочей поверхности диска;
- Резка и раскрой камня и кафеля на высокой скорости может быть опасной. К тому же диск, который крутится с высокими оборотами, выбивает из материала мелкие куски, делая поверхность реза щербатой. Причем для разных видов камня выбирается разная скорость. Некоторые минералы как раз обрабатываются на высоких оборотах;
- Шлифовальные работы и полировка в принципе невозможны без регулирования скорости вращения. Неправильно выставив обороты, можно испортить поверхность, особенно – если это лакокрасочное покрытие на автомобиле или материал с низкой температурой плавления;
- Использование дисков разного диаметра автоматически подразумевает обязательное наличие регулятора. Меняя диск Ø115 мм на Ø230 мм, скорость вращения необходимо уменьшить практически вдвое. Да и удержать в руках с 230 мм диском, вращающимся на скорости 10000 об/мин практически нереально;
- Полировка каменных и бетонных поверхностей в зависимости от типа используемых коронок производится на разных скоростях. Причем при уменьшении скорости вращения крутящий момент не должен снижаться;
- При использовании алмазных дисков необходимо уменьшать количество оборотов, так как от перегрева их поверхность быстро выходит из строя. Разумеется, если ваша болгарка работает только в качестве резака для труб, уголка и профиля – регулятор оборотов не потребуется. А при универсальном и разностороннем применении УШМ он жизненно необходим.
Как правило, бюджетные угловые шлифовальные машины (УШМ), в народе называемые болгаркой, не имеют в своей конструкции регулируемые электронные модули, к которым относятся регулятор оборотов двигателя и плавный пуск. Владельцы таких болгарок со временем начинают понимать, что их отсутствие резко снижает функциональность инструмента. В этом случае можно произвести доработку УШМ, установив на нее самодельные приспособления.
При подаче питания на двигатель шлифмашины происходит скачкообразное повышение оборотов
с нуля до 10 тыс. и более. Кто работал УШМ, хорошо знают, что порой сложно удержать ее в руках при запуске, особенно, если установлен алмазный диск большого диаметра.
Также во время запуска огромная нагрузка прилагается к обмотке ротора и статора электромотора. Поскольку в болгарке установлен коллекторный двигатель, то он стартует в режиме короткого замыкания: электромагнитное поле уже “пытается” провернуть ротор, но он еще некоторое время остается неподвижным, поскольку сила инерции не дает это сделать. В результате в катушках двигателя резко повышается пусковой ток. Несмотря на то, что производитель вложил некий запас прочности для катушек, учитывая перегрузки при старте, рано или поздно изоляция не выдерживает, что приводит к межвитковому замыканию.
Кроме проблем с запуском, отсутствие регулировки оборотов вызывает некоторый дискомфорт. Например, регулятор оборотов болгарки может пригодиться при определенных видах работ
- при шлифовке или полировке каких-либо поверхностей;
- при установке инструмента большого диаметра;
- для резки некоторых материалов.
Кроме того, при обдирочных работах корщетками велика вероятность заклинивания проволоки в какой-либо щели. Если обороты шпинделя были большими, то болгарку может просто вырвать из рук.
Если к УШМ подключить регулятор мощности (оборотов) с модулем плавного пуска, то все вышеописанные проблемы исчезнут, увеличится срок службы аппарата и повысится безопасность его использования.
Плавный пуск и регулятор оборотов – обязательные устройства
Одно из основных мест в домашней мастерской любого мастера-самоучки занимает УШМ – угловая шлифовальная машинка, которую в простонародье называют болгаркой. С ее помощью можно качественно очищать разнообразные поверхности, шлифовать их, разрезать и распиливать древесные изделия. При этом каждый любитель самостоятельного выполнения таких работ желает сделать свою болгарку отечественного производства (или импортного) более надежной и функциональной. Это вполне реально.
Болгарка предназначена для очистки и шлифовки различных поверхностей
Залогом длительного применения угловой машинки является функция ее плавного запуска. При включении инструмента величина электрического тока увеличивается. Болгарке нужно не только запустить электродвигатель, но и оперативно набрать требуемые для работы обороты. Естественно, такая резкая нагрузка негативно воздействует на узлы УШМ, в частности, на ее электрическую обмотку. Последняя нередко обрывается. По этой причине многие болгарки после нескольких включений выходят из строя. Предотвратить подобную проблему реально своими силами. Нужно доработать шлифмашинку, оснастив ее устройством встроенного плавного запуска и регулятора оборотов. Оно собирается на одной микросхеме.
Многие продвинутые (и, конечно же, дорогостоящие) болгарки изначально оснащаются функцией регулятора вращения рабочего диска. В дешевых моделях УШМ, а также в старых аппаратах такого устройства не предусмотрено. А его необходимость среди домашних умельцев даже не обсуждается. Почему? Об этом далее.
Основные неисправности болгарки и их причины
По статистике, большинство случаев выхода из строя УШМ связаны с электрической частью аппарата. Некоторые поломки могут быть незначительными, что позволяет провести ремонт болгарки своими руками. Но, например, при перегорании обмоток двигателя ремонт угловой шлифовальной машины может произвести только специалист.
Болгарка не включается
Причины того, что УШМ не включается, могут быть следующие:
- неисправна электрическая вилка;
- неисправен электрический кабель;
- сломалась кнопка запуска;
- нарушен контакт между кабелем питания и кнопкой;
- обрыв контактного провода электрощетки;
- сильный износ электрощеток;
- выход из строя обмоток ротора или статора.
УШМ не развивает обороты
Причины того, что угловая шлифмашина не набирает обороты, могут быть разные.
- Поломка блока регулировки оборотов. Для проверки этой версии необходимо подключить двигатель аппарата напрямую, минуя регулятор, и проверить работу устройства.
- Неисправность электрического кабеля вследствие постоянных перегибов или механического повреждения. Из-за этого поврежденный провод начинает греться под нагрузкой, а обороты двигателя падать.
- Загрязнение коллектора пылью. Необходимо удалить загрязнения спиртом.
- Проблемы с щетками. Они могут износиться или иметь короткий контактный провод, как показано на следующем фото.
Щетка хотя наполовину и стерлась, но является вполне работоспособной. При этом короткий контактный провод не дает пружине прижать электрод к коллектору. Данная ситуация также может быть причиной того, почему УШМ перестала работать в нормальном режиме.
Электродвигатель греется
Причины того, что греется болгарка, могут быть следующие.
- Неправильный режим работы аппарата. В результате перегрузок электродвигатель может сильно нагреваться, что часто ведет к перегоранию обмоток.
- Разрушение подшипников, расположенных на якоре. В результате ротор цепляется за статор, работа двигателя затрудняется, и обмотки перегреваются. Проблема решается заменой подшипников.
- Засорение вентиляционных каналов, через которые поступает воздух для охлаждения двигателя. Необходимо очистить вентиляционные отверстия от пыли.
- Поломка крыльчатки, служащей для охлаждения двигателя. Установлена она на роторе, на противоположной по отношению к коллектору стороне. Если крыльчатка сломана, ее необходимо заменить на новую.
- Межвитковые замыкания обмоток статора и ротора. Потребуется перемотка катушек или замена данных деталей на новые.
Болгарка искрит
Если вы заметили сильное искрение при включении углошлифовальной машины в том месте, где находится коллектор, то причины данной неприятности могут быть следующие.
- Повреждение обмотки якоря: обрыв одной или нескольких секций обмотки, межвитковое замыкание. При таких поломках появляется повышенный шум, падают обороты двигателя и горят щетки.
- Нарушился контакт между коллекторными пластинами и обмоткой.
- Слабый прижим щеток. При длительных режимах болгарки пружины перегреваются и могут “отжигаться”, теряя при этом упругость.
- Разбалансировка ротора двигателя.
- Нарушение цилиндрической поверхности коллектора. Это иногда происходит после перемотки, если якорь не протачивается на токарном станке, а сразу устанавливается в аппарат. В таком случае можно также наблюдать, что чрезмерно искрят щетки.
- Между ламелями коллектора нарушена изоляция. Также может быть засорение пазов продорожки графитом или пробой между ламелями.
- Износ подшипников, вызывающий биение ротора, также приводит к тому, что сильно искрят щетки.
- Нарушение геометрии вала якоря. Обычно это случается при неаккуратной разборке электродвигателя, когда вал гнется.
- Установлены графитовые щетки не той марки. Щетки подбираются, исходя из ожидаемых оборотов и напряжения.
- Поднятие одной или нескольких ламелей приводит к тому, что быстро сгорают щетки. Случается это по причине перегрева двигателя при длительной работе. В результате стекломасса, служащая основой коллектора, размягчается, и ламели начинают подниматься. Из-за того, что ламели подняты, щетки стираются очень быстро.
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.
ВАЖНО! Если вы не имеете навыков работы с электросхемами – лучше приобрести готовый фабричный регулятор, или УШМ с этой функцией.
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.
Самодельные варианты
Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.
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.
