Как изготовить схему плавного пуска угловой шлифовальной машины своими руками
Популярная схема реализуется на основе управляющей микросхемы фазового регулирования КР118ПМ1, а силовая часть выполнена на симисторах. Такое устройство достаточно просто монтируется, не требует дополнительной настройки после сборки, а стало быть, изготовить ее может мастер без специализированного образования, достаточно уметь держать в руках паяльник.
Электрическая схема регулировки плавного пуска для болгарки
Предложенный блок можно подключить к любому электроинструменту, рассчитанному на переменное напряжение 220 вольт. Отдельный вынос кнопки питания не требуется, доработанный электроинструмент включается штатной клавишей. Схему можно установить как внутрь корпуса болгарки, таки и в разрыв питающего кабеля в отдельном корпусе.
Наиболее практичным является подключение блока плавного пуска к розетке, от которой запитывается электроинструмент. На вход (разъем ХР1) подается питание от сети 220 вольт. К выходу (разъем XS1) подключается расходная розетка, в которую втыкается вилка УШМ.
При замыкании клавиши пуска болгарки, по общей цепи питания подается напряжение на микросхему DA1. На управляющем конденсаторе происходит плавное нарастание напряжения. По мере заряда оно достигает рабочей величины. За счет этого тиристоры в составе микросхемы открываются не сразу, а с задержкой, время которой определяется зарядом конденсатора. Симистор VS1, управляемый тиристорами, открывается с такой же паузой.
Посмотрите видео с подробным разъяснением как сделать и какую схему применить
В каждом полупериоде переменного напряжения, задержка уменьшается в арифметической прогрессии, в результате чего напряжение на входе в электроинструмент плавно возрастает. Этот эффект и определяет плавность запуска двигателя болгарки. Следовательно обороты диска возрастают постепенно, и вал редуктора не испытывает инерционного шока.
Время набора оборотов до рабочего значения определяется емкостью конденсатора С2. Величина 47 мкФ обеспечивает плавный пуск за 2 секунды. При такой задержке нет особого дискомфорта для начала работы с инструментом, и в то же время сам электроинструмент не подвергается избыточным нагрузкам от резкого старта.
После выключения УШМ, конденсатор С2 разряжается сопротивлением резистора R1. При номинале 68 кОм время разряда составляет 3 секунды. После чего устройство плавного пуска готово к новому циклу запуска болгарки. При небольшой доработке, схему можно модернизировать до регулятора оборотов двигателя. Для этого резистор R1 заменяется на переменный. Регулируя сопротивление, мы контролируем мощность двигателя, меняя его обороты.
Таким образом, в одном корпусе можно выполнить регулятор оборотов двигателя и устройство плавного пуска электроинструмента.
Остальные детали схемы работают следующим образом:
- Резистор R2 контролирует величину силы тока, протекающую через управляющий вход симистора VS1;
- Конденсаторы С1 и С2 являются компонентами управления микросхемой КР118ПМ1, используемыми в типовой схеме включения.
Для простоты и компактности монтажа, резисторы и конденсаторы припаиваются прямо к ножкам микросхемы.
Симистор VS1 может быть любым, со следующими характеристиками: максимальное напряжение до 400 вольт, минимальный пропускной ток 25 ампер. Величина тока зависит от мощности угловой шлифовальной машины.
По причине плавного пуска болгарки, ток не будет превышать номинального рабочего значения для выбранного электроинструмента. Для экстренных случаев, например, заклинивания диска УШМ – необходим запас по току. Поэтому значение номинальной величины в амперах следует увеличить вдвое.
Номиналы радиодеталей, использованных в предлагаемой электросхеме – испытаны на УШМ мощностью 2 кВт. Запас по мощности имеется до 5 кВт, это связано с особенностью работы микросхемы КР118ПМ1. Схема рабочая, многократно исполненная домашними мастерами.
Если в вашем арсенале есть старенькая угловая шлифовальная машина, не спешите списывать её со счетов. Используя несложную электрическую схему, прибор можно легко модернизировать, добавив к нему функцию изменения частоты оборотов. Благодаря простому регулятору, который реально собрать своими руками за несколько часов, функциональность аппарата значительно возрастёт. Снизив частоту вращения, болгарку можно применить как шлифовальный и заточный станок для различных видов материалов. Появляются новые возможности для применения дополнительных насадок и оснастки.
Маленький, но такой нужный: конденсатор
Электрическая схема болгарки с конденсатором характерна для всех, даже наиболее бюджетных моделей электроинструмента. Маленькая деталь, стоящая на вводе питании, играет значительную роль для работоспособности коллекторного движка. Конденсатор обладает следующими особенностями:
- Его емкость зависит от емкости движка и достигает приличных величин: 0,1-0,47 mF.
- Рабочее напряжение должно превышать напряжение сети минимум в полтора раза, например, 450 В.
- Конденсатор подключается параллельно нагрузке, и сам он, по сути – емкостная нагрузка.
Коллекторный движок во время работы генерирует электромагнитные помехи, которые являются проблемой для сети и подключенных к ней электроприборов (например, компьютера), а конденсатор работает как часть системы подавления этих помех. Именно поэтому схема подключения болгарки с конденсатором – необходимое условие для прохождения сертификации. Без этого небольшого элемента инструмент не будет соответствовать электротехническим нормам и не появится на прилавке.
Ошибки иногда обходятся дорого
Характерная для конденсатора неисправность – электрический пробой при значительном превышении рабочего напряжения. Когда конденсатор пробивает, цепь замыкает и срабатывает защита; иногда выгорают контакты кнопки пуска. Пробитую деталь можно определить по внешнему виду: она вздувается, появляется потемнение или темные пятна.
Иногда, по незнанию, пробитую деталь просто удаляют из схемы. С виду такое решение никак не отражается на работоспособности инструмента.
Есть одна тонкость: конденсатор выполняет функцию искрогашения. Когда якорь вращается, ламели коллектора постоянно взаимодействуют со щетками. При переключении с ламели на ламель образуется электрическая дуга, которая тянется за щеткой (то самое искрение, которое можно наблюдать через щели вентиляции).
С возрастанием искрения ускоряется разрушение щеток и ламелей коллектора. Именно конденсатор успешно противодействует тому процессу, продлевая срок службы щеточного узла на 20-25 %,
Особенности проверки конденсатора
Это незначительно для бытовой болгарки, которую вынимают из ящика два-три раза в год. Но для профессионального инструмента это хорошая возможность замедлить износ.
Поэтому не стоит игнорировать пробой или механическое повреждение конденсатора. Его нужно заменить новой деталью, с теми же характеристиками емкости и напряжения.
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.
У вас есть болгарка, но нет регулятора оборотов? Вы можете изготовить его своими руками.
Как подключить регулятор на болгарку для уменьшения или увеличения оборотов
Хорошая болгарка есть у каждого мастера. Она популярна среди профессионалов и в любом домашнем хозяйстве по причине удобной работы и многозадачности. Инструмент задуман, как шлифовальная машина, но его уникальный угловой редуктор сделал этот прибор самой популярной пилой. При установке соответствующих дисков, УШМ пилит и режет различные материалы, шлифует и полирует поверхности, с легкостью проникая в труднодоступные места.
Поскольку материалы для резки и шлифовки попадаются разной твердости и текстуры, то и скорость вращения диска при их резе должна отличаться. Иначе, режущий круг свою задачу не выполнит или, того более, заклинит в материале в самый неподходящий момент и приведет к выходу из строя двигатель.
Идеальный вариант — модель, у которой производителем встроен регулятор оборотов. Купить болгарку с регулировкой оборотов – лучшее решение.
Изготовление регулятора оборотов для болгарки своими руками
Самый простой регулятор можно собрать своими руками. Те домашние мастера, которые понимают толк в электрических схемах, вполне могут изготовить регулятор оборотов по простой схеме на полупроводниках.
Способов, как сделать регулятор и внедрить этот блок в инструмент, есть несколько, его можно установить и вовнутрь корпуса, и присоединить внешне, отдельным элементом. В любой установке он сможет регулировать обороты.
Внешнюю плату также можно смонтировать в отдельной пластмассовой коробке, оснастив ее вилкой и розеткой. По факту это та же переноска пускового тока, через нее включают УШМ, а колесиком на коробке регулируют обороты. Получается отличная машинка для полировки.
Этот способ сложнее, зато дает возможность разместиться в корпусе, что компактно и удобно.
- Перед тем, как установить схему, нужно заменить клавиши, включающие инструмент в сеть.
- Освободится место. Сюда нужно поставить электронные ключи — симистор или тиристор для переключения скоростей вращения.
- Можно подключить и микросхему плавного пуска, что даст возможность избежать рывка на старте.
Для каких задач необходима регулировка
Болгарки с регулятором оборотов применяются:
- При шлифовке и резе очень тонких листов (металла или пластика). В этом случае нужно снизить обороты почти до нулевого значения оборотов. Крутящий момент должен быть рассчитан так, чтобы материал не плавился.
- Для резки плитки, керамики, искусственного или натурального камня. В начале реза нужно увеличить скорость вращения, затем снизить, и в конце снова усилить обороты, чтобы не появились сколы и трещины.
- При работе с дисками с алмазным напылением. С ними лучше резать на низких оборотах, так не происходит сильный нагрев, и можно дольше работать.
- Во время работы с полировочными насадками, особенно при финишной полировке.
Плюсы и минусы регулятора, сделанного своими руками
Плюс в том, что ваша угловая шлифовальная машинка получит дополнительные функции. Вы сможете изменять скорость вращения диска, понижать и повышать обороты.
Но домашняя технология имеет и несколько минусов:
- Сильно греется, поэтому нагрузку долго давать нельзя. Рекомендуется режим работы с периодическими выключениями, чтобы машинка остыла.
- Потеря мощности. Полупроводниковые регуляторы неплохо корректируют силу тока и отлично меняют частоту вращения шпинделя. Но при этом, к сожалению, мощность инструмента падает. Только заводской регулятор мощности, установленный производителем, сохраняет мощность двигателя на 100%.
Стоит заметить, что падение мощности актуально лишь при работе с камнем и керамической плиткой
А при выполнении разреза тонколистных материалов, где очень важно понизить число оборотов, потеря мощности практически незаметна
Необходимые материалы и документы
Регулятор оборотов это специальное приспособление, с помощью которого можно изменять амплитуду вращения электродвигателя УШМ при использовании различных режимов работы. Благодаря его наличию существенно повышается уровень надежности, функциональность, а также безопасность электроинструмента.
Существует большое количество простых схем, при помощи которых можно быстро самостоятельно собрать регулятор мощности для УШМ. Кроме того, такие приспособления можно также вполне успешно использовать при работе с паяльниками либо лампами.
Для того чтобы в домашних условиях сделать регулятор оборотов необходимо запастись следующими комплектующими и инструментами:
- принципиальная схема регулятора оборотов (можно отыскать в интернете либо на форумах для радиолюбителей);
- плата для пайки;
- паяльник;
- припой;
- флюс;
- резистор (сопротивление которого составляет 4,7 кОм);
- конденсатор (0,1мкФ х 400В);
- подстроечные резисторы (500 кОм);
- симметричный тиристор;
- симистор.
Благодаря использованию такого устройства, пользователь может самостоятельно уменьшать напряжение. Однако при этом необходимо контролировать силу тока. Ведь при уменьшенном количестве оборотов снижается уровень мощности УШМ. В результате этого крутящий момент также будет уменьшен. Это может привести к тому, что из-за низкого напряжения электродвигатель не сможет провернуть вал.
Поэтому при самостоятельном изготовлении регулятора нужно следовать схеме его сборки. Кроме того, нужно заранее определиться с тем, где он будет расположен внутри корпуса УШМ или на его внешней части.
Если пользователь не имеет навыков и опыта работы с радиоэлектроникой, либо не умеет читать электрические схемы, тогда в этом случае предпочтительнее купить готовое изделие для УШМ на рынке и установить его. При этом рекомендуется приобретать фирменные, надежные регуляторы для болгарок.
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.
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.
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.
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.
Как подключить к болгарке регулятор
Для подключения самодельного регулятора мощности не требуется особых знаний, и любой домашний мастер справится с этой задачей. Устанавливается модуль в разрыв одного провода, через который идет питание на болгарку. То есть один провод остается целым, а в разрыв второго впаивается регулятор.
Если места в болгарке очень мало, то регулятор можно разместить снаружи инструмента, как показано на следующем фото.
Также регулятор можно поместить в розетку и использовать ее, чтобы уменьшить обороты не только у болгарки, но и у других электроприборов (дрели, точила, фрезерного или токарного станка по дереву и т.д.). Делается это следующим образом.
- Приобретите в магазине электротоваров распределительную коробку (подойдет с размерами 65х65х50 мм).
- Также следует купить наружную розетку небольших размеров и сетевой кабель с электрической вилкой.
- В боковой стенке распределительной коробки просверлите отверстие для вставки в него регулятора переменного резистора.
- Плата заводского регулятора или самодельное устройство размещается внутри распределительной коробки. Все выступающие части в коробке, мешающие монтажу, можно срезать.
- Розетку следует закрепить на крышке распределительной коробки, предварительно протянув провода внутрь последней.
- На рисунке выше можно увидеть, что провода сетевого кабеля касаются радиатора, который при работе нагревается. Поэтому на него одета трубка из ПВХ. Но лучше, если просверлить для сетевого кабеля отверстие в другом месте, чтобы исключить контакт его с радиатором.
На следующих фото показано, как будет выглядеть готовая розетка, имеющая встроенный регулятор оборотов болгарки, которую можно использовать и для других электроприборов.
Вместо распределительной коробки можно использовать любой пластиковый корпус подходящего размера. Также короб можно изготовить самостоятельно, склеив куски пластика клеевым пистолетом.
