Как сделать простой регулятор оборотов
Как сделать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В своими руками: схемы
Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220в бывает двух типов стандартная и модифицированная. Все зависит непосредственно от регулятора, который вы используете.
Зачем они нужны
Множество бытовых приборов и электроинструментов не обходятся без коллекторного электродвигателя. Такая популярность подобного электродвигателя обусловлена универсальностью.
Для коллекторного электродвигателя может использование питание от тока постоянного или переменного напряжения. Дополнительным преимуществом является эффективный пусковой момент. При этом работа от постоянного или переменного тока электродвигателя сопровождается высокой частотой оборотом, что подходит далеко не всем пользователям. Чтобы обеспечить более плавный пуск и иметь возможность настраивать частоту вращения, используется регулятор оборотов. Простой регулятор вполне можно изготовить своими руками.
Но прежде чем будет обсуждаться схема, сначала нужно разобраться в коллекторных двигателях.
Коллекторные электродвигатели
Конструкция любого коллекторного двигателя включает несколько основных элементов:
Работа стандартного коллекторного электродвигателя основана на следующих принципах.
Кроме стандартных коллекторных электродвигателей, существуют другие агрегаты:
Регуляторы оборотов
Теперь возвращаемся к теме регулятора оборотов. Все доступные сегодня схемы можно разделить на две большие категории:
Разберемся в особенностях схем подробнее.
Стандартные схемы
Стандартная схема регулятора коллекторного электромотора имеет несколько особенностей:
Если вас интересует принцип работы, то такая схема выглядит довольно просто.
Модифицированная схема
Прогресс не стоит на месте. Несмотря на удовлетворительные характеристики стандартной схемы регулятора оборотов двигателя, усовершенствования никому еще не навредили.
Наиболее часто применяемыми схемами являются две:
Простой самодельный регулятор
Если вы не хотите покупать готовый регулятор оборотов для двигателя, его вполне можно попробовать изготовить своими руками для контроля мощности устройства.
Это дополнительные навыки для вас и определенная экономия средств для кошелька.
Для изготовления регулятора вам потребуется:
Монтажная схема будет выглядеть следующим образом.
Согласно представленной схеме, регулятор мощности и оборотов будет контролировать 1 полупериод. Расшифровывается она следующим образом.
При большой мощности электродвигателя, питающегося от постоянного или переменного тока, регулятор дает возможность применять агрегат более экономично.
Самодельные регуляторы оборотов имеют полное право на свое существование. Но когда речь заходит о необходимости использовать регулятор электродвигателя для более серьезного оборудования, рекомендуется купить готовое устройство. Пусть оно обойдется дороже, но вы будете уверены в работоспособности и надежности агрегата.
Регулятор оборотов электродвигателя 220в без потери мощности
Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель. В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет. Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.
Виды двигателей и принцип работы
Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.
Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.
Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.
Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.
На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.
Устройство коллекторного двигателя
Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая
вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.
По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.
Типы регулировки
Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:
Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.
Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.
Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.
При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.
К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.
Схема выглядит следующим образом.
Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.
Регулятор оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины
Прекрасный для самоделок мотор от стиральной машины имеет слишком высокие обороты, и малый ресурс на максимальных оборотах. Поэтому я применяю простой самодельный регулятор оборотов (без потери мощности). Схема опробована и показала прекрасный результат. Обороты регулируются примерно от 600 до max. 
Потенциометр электрически изолирован от сети, что повышает безопасность пользования регулятором.
Симистор необходимо поставить на радиатор.
Оптопара (2 шт) практически любая, но EL814 имеет внутри 2 встречных светодиода, и просится в эту схему.
Высоковольтный транзистор можно поставить, например, IRF740 (от БП компьютера), но жалко такой мощный транзистор ставить в слаботочную цепь. Хорошо работают транзисторы 1N60, 13003, КТ940.
Вместо моста КЦ407 вполне подойдет мост из 1N4007, или любой на >300V, и ток >100mA.
Регулировка от 600 оборотов подходит для большинства самоделок, но для особых случаев предлагается схема с германиевым транзистором. Минимальные обороты удалось снизить до 200.
Минимальные обороты получил 200 об/мин (170-210, электронный тахометр на низких оборотах плохо меряет), транзистор Т3 поставил ГТ309, он прямой проводимости,и их много. Если поставить МП39, 40, 41, П13, 14, 15, то обороты должны еще снизиться, но уже не вижу надобности. Главное, что таких транзисторов как грязи, в отличие от МП37 (смотри форум).
Плавный пуск прекрасно работает, Правда на валу мотора пусто, но от нагрузки на валу при пуске, подберу R5 при необходимости.
Как своими руками сделать регулятор оборотов электродвигателя
При использовании электродвигателя в различных устройствах и инструментах неизменно возникает необходимость регулировки скорости вращения вала.
Самостоятельно сделать регулятор оборотов электродвигателя не составит труда. Нужно лишь подыскать качественную схему, устройство которой полностью бы подходило к особенностям и типу конкретного электрического двигателя.
Использование частотных преобразователей
Для регулировки оборотов электрического двигателя, работающего от сети с напряжением в 220 и 380 Вольт, могут использоваться частотные преобразователи. Высокотехнологичные электронные устройства позволяют благодаря изменению частоты и амплитуды сигнала плавно регулировать частоту вращения электродвигателя.
В основе таких преобразователей лежат мощные полупроводниковые транзисторы с широкоимпульсными модуляторами.
Преобразователи с помощью соответствующего блока управления на микроконтроллере позволяют плавно изменять показатель оборотов двигателя.
Высокотехнологичные преобразователи частоты используются в сложных и нагруженных механизмах. Современные частотные регуляторы имеют сразу несколько степеней защиты, в том числе по нагрузке, показателю тока напряжения и другим характеристикам. Отдельные модели питаются от электросети с однофазным напряжением в 220 Вольт и могут переделывать напряжение в трехфазные 380 Вольт. Использование таких преобразователей позволяет в домашних условиях использовать асинхронные электрические двигатели без применения сложных схем подключения.
Применение электронных регуляторов
Использование мощных асинхронных двигателей невозможно без применения соответствующих регуляторов оборотов. Такие преобразователи используются для следующих целей:
Используемая частотными преобразователями схема работы аналогична у большинства бытовых приборов. Похожие устройства также используются в сварочных аппаратах, ИБП, питании ПК и ноутбуков, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп, а также в мониторах и жидкокристаллических телевизорах.
Несмотря на кажущуюся сложность схемы, сделать регулятор оборотов электродвигателя 220 В будет достаточно просто.
Принцип работы устройства
Принцип работы и конструкция регулятора оборотов двигателя отличается простотой, поэтому, изучив технические моменты, вполне по силам выполнить их самостоятельно. Конструктивно выделяют несколько основных компонентов, из которых состоят регуляторы вращения:
Отличием асинхронных двигателей от стандартных приводов является вращение ротора с максимальными показателями мощности при подаче напряжения на обмотку трансформатора. На начальном этапе показатели потребляемого тока и мощность у двигателя возрастает до максимума, что приводит к существенной нагрузке на привод и его быстрому выходу из строя.
При запуске двигателя на максимальных оборотах выделяется большое количество тепла, что приводит к перегреву привода, обмотки и других элементов привода. Благодаря использованию частотного преобразователя имеется возможность плавно разгонять двигатель, что предупреждает перегрев и другие проблемы с агрегатом. Электромотор может при использовании частотного преобразователя запускаться на частоте оборотов 1000 в минуту, а в последующем обеспечивается плавный разгон, когда каждые 10 секунд прибавляется 100−200 оборотов двигателя.
Изготовление самодельных реле
Изготовить самодельный регулятор оборотов электродвигателя 12 В не составит какого-либо труда. Для такой работы потребуется следующее:
Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания, соответственно, и частоту вращения двигателя. Такой регулятор обеспечивает ступенчатый разгон двигателя, отличается простой конструкции и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простейшие самодельные ступенчатые регуляторы можно использовать с асинхронными и контактными двигателями.
Принцип работы самодельного преобразователя:
В прошлом наибольшей популярностью пользовались механические регуляторы, выполненные на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.
Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Они используют принцип изменения ступенчатого или плавного напряжения, отличаются долговечностью, надежностью, имеют компактные габариты и обеспечивают возможность тонкой настройки работы привода.
Дополнительное использование в схемах электронных регуляторов симисторов и аналогичных устройств позволяет обеспечить плавное изменение мощности напряжения, соответственно электродвигатель будет правильно набирать обороты, постепенно выходя на свою максимальную мощность.
Для обеспечения качественной регулировки в схему включаются переменные резисторы, которые изменяют амплитуду входящего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.
Схема на ШИМ-транзисторе
Регулировать скорость вращения вала у маломощных электродвигателей можно при помощи шин-транзистора и последовательного соединения резисторов в питании. Этот вариант отличается простотой реализации, однако имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять скорость вращения двигателя. Изготовить своими руками регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В с использованием шим-транзистора не составит особой сложности.
Принцип работы регулятора на транзисторе:
Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде напряжения питания. Это позволяет выполнять регулировку оборотов двигателя 220 В и поддерживать работу агрегата даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.
Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору обеспечивается возможность автоматической настройки и регулировки работы электропривода. Такие схемы исполнения преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, которые расширяют функциональные возможности привода, обеспечивая работу в полностью автоматическом режиме.
Внедрение автоматических систем управления
Наличие в регуляторах и частотных преобразователях микроконтроллерного управления позволяет улучшить параметры работы привода, а сам мотор может работать в полностью автоматическом режиме, когда используемый контроллер плавно или ступенчато изменяет показатели частоты вращения агрегата. Сегодня в качестве микроконтроллерного управления используются процессоры, которые имеют отличающееся число выходов и входов. К такому микроконтроллеру можно подключить различные электронные ключи, кнопки, всевозможные датчики потери сигнала и так далее.
В продаже можно найти различные типы микроконтроллеров, которые отличаются простотой в использовании, гарантируют качественную настройку работы преобразователя и регулятора, а наличие дополнительных входов и выходов позволяет подключать к процессору различные дополнительные датчики, по сигналу которых устройство будет уменьшать или увеличивать число оборотов или же полностью прекращать подачу напряжения на обмотки электродвигателя.
Сегодня в продаже имеются различные преобразователи и регуляторы электродвигателя. Впрочем, при наличии даже минимальных навыков работы с радиодеталями и умении читать схемы можно выполнить такое простейшее устройство, которое будет плавно или ступенчато изменять обороты двигателя. Дополнительно можно включить в цепь управляющий симисторный реостат и резистор, что позволит плавно изменять обороты, а наличие микроконтроллерного управления полностью автоматизирует использование электрических двигателей.
Регулятор оборотов для болгарки: как уменьшить обороты и сделать плавный пуск
Использование
Существует ряд рекомендаций для правильного использования болгарки с электронным блоком. При запуске инструмента дайте ему разогнаться до установленных оборотов, не спешите резать что-либо. После выключения повторно запускайте его через несколько секунд, чтобы успели разрядиться конденсаторы в схеме, тогда повторный пуск будет плавным. Регулировать скорость можно во время работы болгарки, медленно поворачивая ручку переменного резистора.
Болгарка без регулятора оборотов хороша тем, что без серьёзных затрат вы можете сами сделать универсальный регулятор оборотов для любого электроинструмента. Электронный блок, вмонтированный в отдельную коробку, а не в корпус шлифовальной машины, можно использовать для дрели, бормашины, циркулярной пилы. Для любого инструмента с коллекторным двигателем. Конечно, удобнее, когда ручка регулятора находится на инструменте, и не нужно никуда отходить и наклоняться, чтобы её повернуть. Но тут уже вам решать. Это дело вкуса.
Если среди вашего инструментария имеется старая болгарка, не торопитесь избавляться от нее. Задействовав простенькую электросхему, инструмент можно усовершенствовать, добавив ему опцию корректировки частоты вращения. За счет обычного управляющего устройства, которое можно создать своими руками в течение нескольких часов, функции инструмента существенно расширятся. Понизив количество вращений за единицу времени, углошлифовальную машинку можно использовать как заточной и шлифовочный агрегат для разных типов материалов. Появятся дополнительные возможности для использования вспомогательных оснасток и насадок.
Зачем контролировать скорость движения диска
При резке кафельной плитки и изделий из камня болгарка работает с очень высокой скоростью вращения
Также скорость вращения важна и при работе с металлическими изделиями. Например, алюминиевые либо жестяные заготовки следует разрезать на минимальных оборотах. А вот толстый и твердый металл, наоборот, обрабатывается на высоких скоростях. Полировочные и шлифовальные работы с помощью УШМ и вовсе невозможно эффективно выполнить, если пила не позволяет выбрать нужные обороты. Вы просто-напросто испортите обрабатываемую поверхность. Попробуйте отшлифовать древесину или лакокрасочное покрытие кузова автомобиля на высокой скорости вращения диска, и вы сами поймете, о чем идет речь.
Как видим, доработка угловой шлифмашинки делает аппарат в разы функциональнее. Появляется возможность работать с любыми мягкими материалами и деликатными поверхностями. А главное – болгарка становится практически вечной. Она будет функционировать не один десяток лет!
Тонкости работы
Если регулятор собран правильно и настроен, то включение инструмента будет удобно производить на малых оборотах, когда не наблюдается рывка. При работе, особенно учитывая повышенную опасность УШМ, нужно сделать так, чтобы случайное воздействие на ручку регулятора было невозможным
Особенно это важно, если регулятор встраивают в шнур, недалеко от корпуса самой болгарки
Если до этого машинка не имела регулятора, то нужно иметь в виду, что этот регулятор будет стремиться поддерживать под нагрузкой близкие к холостому ходу обороты, так что не нужно особенно разгонять болгарку под большую нагрузку. Когда сопротивление обрабатываемого материала тормозит диск, напряжение на датчике тока возрастает за счет увеличения тока, а напряжение на моторе немного падает. Микросхема реагирует на это изменением угла (момента отпирания симистора) в сторону увеличения мощности.
В случае слишком большого тока срабатывает защита и угол изменяется в сторону уменьшения мощности. Так что, возможно, придется подобрать R9 путем экспериментов, в небольших пределах изменяя расчетное сопротивление.
Принцип работы
Для сборки лучше всего выбрать тиристорный преобразователь, он позволит осуществлять изменение режима работы без существенных потерь.
К тому же, благодаря нему будут настроены такие функции как:
К тому же у него импульсно-фазовое управление. Которое, позволяет не терять момент вращения ротора, не увеличивая потери на реактивной характеристике.
Схема регулятора оборотов будет состоять из следующих ключевых узлов:
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
Руководство по эксплуатации устройства
Основное правило при эксплуатации болгарки с самодельным регулятором оборотов — соблюдение режима работы и отдыха. Дело в том, что двигатель, работающий на «отрегулированном» напряжении, особенно сильно греется
При шлифовании на пониженных оборотах важно делать частые перерывы, чтобы обмотки коллектора не сгорели
Также крайне не рекомендуется включать инструмент, если регулятор оборотов выставлен на минимум — пониженного напряжения не хватит на прокрутку ротора, ламели коллектора останутся в режиме короткого замыкания, обмотки начнут перегреваться. Открутите переменный резистор на максимум, затем, включив УШМ, снизьте обороты до нужной величины.
Кроме того, следует понимать, что регулировка скорости оборотов на болгарке происходит по принципу водопроводного крана. Прибор не увеличивает количество оборотов, он может только понижать их. Из этого следует, что если максимальная паспортная скорость 3000 об/мин,то при подключении регулятора оборотов, болгарка будет работать в диапазоне ниже, чем максимальная скорость.
Видео: самодельный регулятор оборотов УШМ
Оснащение болгарки схемой регулировки оборотов двигателя, повысит эффективность использования прибора. и расширит его функциональный диапазон. Также это сэкономит технологический ресурс шлифовальной машины и увеличит срок её службы.
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.
Для чего нужно регулировать обороты на УШМ
Любая болгарка конструктивно «заточена» на работу только с отрезным или зачистным кругом определенного диаметра. Всего существует шесть самых распространенных диаметров в интервале от 115 до 300 мм, которым соответствует шесть групп скоростей вращений шпинделя на холостом ходу. К примеру, болгарки с кругами Ø125 мм имеют частоту вращения порядка 11÷12 тыс. об/мин, а с кругами Ø150 мм — 9÷10 тыс. об/мин. Такие значения числа оборотов шпинделя обусловлены тем, что отрезные диски предназначены для высокопроизводительной обработки твердых материалов (металл, камень, керамика) на скоростях резания до 80 м/сек.
Однако при резке и в особенности шлифовке мягких и вязких материалов требуются совсем другие параметры резания и, соответственно, применение инструмента с регулятором скорости. Причем это касается не только древесины и пластмасс, но также сталей, сплавов титана и алюминия. Например, обработка пластиков и мягких сортов дерева происходит на скоростях резания от 8 до 12 м/сек, шлифовка сплавов титана и нержавейки — в пределах 15÷20 м/сек, и даже обычную сталь шлифуют не более чем при 30 м/сек. Поэтому скорость вращения шлифовальных насадок у болгарок должна быть меньше паспортной в несколько раз. При этом необходимо отметить, что в основной массе регуляторы оборотов УШМ по своей сути являются регуляторами мощности, подаваемой на электродвигатель болгарки. То есть снижение числа оборотов достигается уменьшением мощности источника на величину до 15 % от номинальной. Но для шлифовки и резки мягких материалов это не имеет большого значения, т. к. в этом случае изначально требуется небольшая мощность.
Регулятор оборотов и плавный пуск — для чего нужны
В современных болгарках применяют две важные функции, повышающие надёжность и безопасность инструмента:
Применяются в электромеханических инструментах, в конструкции которых используется коллекторный двигатель. Способствуют уменьшению износа механической части агрегата во время включения. Снижают нагрузку на электрические элементы механизма, запуская их в работу постепенно.
При включении питания происходит скачкообразный переход от состояния покоя до вращения диска со скоростью 2,5–10 тысяч оборотов в минуту. Тем, кто работал с болгаркой, хорошо известно ощущение, что машинка просто «вырывается из рук». Именно в этот момент и происходит подавляющее количество поломок, связанных с механической частью агрегата.
Не меньшую нагрузку испытывают и обмотки статора и ротора. Коллекторный двигатель стартует в режиме короткого замыкания, электродвижущая сила уже толкает вал вперёд, но инерция ещё не позволяет ему вращаться. Возникает скачок пускового тока в катушках электромотора. И хотя конструктивно они рассчитаны на такую работу, рано или поздно наступает момент (например, при скачке напряжения в сети), когда изоляция обмотки не выдерживает и происходит межвитковое замыкание.
При включении в электрическую схему инструмента схем плавного пуска и изменения частоты вращения двигателя, все вышеизложенные проблемы автоматически исчезают. Кроме всего прочего, решается проблема «провала» напряжения в общей сети в момент запуска ручного инструмента. А это значит, что холодильник, телевизор или компьютер не будут подвержены опасности «перегорания». А предохранительные автоматы на счётчике не будут срабатывать и отключать ток в доме или квартире.
Схема плавного пуска используется в болгарках средней и высокой ценовой категорий, блок регулировки оборотов — преимущественно в профессиональных моделях УШМ.
Дополнительные электросхемы повышают стоимость инструмента, но увеличивают срок службы и уровень безопасности при работе.
Фото регулятора оборотов своими руками
Также рекомендуем просмотреть:
Регулятор оборотов шуруповерта
Электрический шуруповерт работает либо от сети 220 В, либо от аккумуляторной батареи. Его мощность зависит от величины напряжения аккумулятора. Скорость вращения шуруповерта начинается от 15 000 об/мин. Кроме того, шуруповерт, который работает от сети, имеет 2 скорости вращения: более медленную для вкручивания, более высокую для сверления. Внутри кнопки подачи питания располагается регулятор оборотов. Довольно миниатюрный размер этого узла инструмента достигается при помощи микропленочной технологии. Его основной деталью является симистор. Принцип работы регулятора следующий:
Время срабатывания симистора зависит от амплитуды управляющего напряжения. Чем больше амплитуда, тем раньше происходит срабатывание симистора. Величина амплитуды задается при помощи переменного резистора, соединенного с кнопкой пуска. Схема подключения кнопки отличается в разных моделях. К регулятору оборотов возможно подключение конденсатора.
Зачастую в нынешних экономических условиях не всегда покупатель может себе позволить полноценный дорогой шуруповерт от именитых фирм. В более дешевых моделях такой функции может и не быть. Но это не повод отчаиваться. Регулятор оборотов можно собрать самостоятельно, о чем мы и поговорим ниже.
Регулятор оборотов шуруповерта собирается на основе ШИМ – контроллера и ключевого многоканального полевого транзистора. Управление работой этого узла инструмента осуществляет резистор. Его положение зависит от давления на кнопку пуска шуруповерта.
Направление вращения рабочего органа меняется путем смены полюсов напряжения, которое подается на щетки двигателя. Инструментально это осуществляется при помощи перекидных контактов, приводящихся в действие рычажком реверса.
Собрать такой регулятор возможно своими руками. Как это сделать, мы рассмотрим ниже.
Схема элементов, входящих в состав регулятора оборотов, представлена на рисунке ниже.
Схема
В данном случае используется микросхема сдвоенного компаратора LM 393. Здесь первый компаратор работает как генератор пилообразного напряжения, на втором выполнена ШИМ. Сигналом управления для ШИМ служит падение напряжения на контактах двигателя. Если говорить упрощенно, то на схеме электродвигатель выглядит как активное и индуктивное сопротивления, соединенные последовательно между собой. При изменении нагрузки изменяется соотношение этих сопротивлений соответственно, регулятор же контролирует это и меняет заполнение ШИМ, тем самым стабилизируя обороты.
В качестве источника питания для ШИМ следует использовать электронный трансформатор. Он представляет собой полумостовой преобразователь напряжения из 220 в 12 В, который используется для питания галогеновых ламп освещения. Его размеры сопоставимы с размерами спичечного коробка. Цена колеблется в пределах 2–3 у. е. К нему необходимо добавить выпрямитель на выход (это четыре диода, к примеру, КД 213), а также конденсатор емкостью в несколько тысяч микрофарад на 25 вольт. Все это будет составлять импульсный источник питания с постоянным напряжением на выходе.
Отдельно стоит поговорить об изготовлении печатной платы для регулятора. Для ее изготовления необходим лист фотобумаги, лазерный принтер. Сначала необходимо напечатать рисунок на фотобумаге с помощью лазерного принтера, затем перенести его на заготовку платы с помощью нагретого утюга. Заготовка платы с прилепившейся бумагой ложится в емкость и подставляется под струю горячей воды. Это делается для того, чтобы желатиновый слой фотобумаги набух, и она отлепилась от платы. Оставшийся рисунок на плате протравливается хлорным железом.
Самостоятельное создание регулятора
Как сделать регулятор своими самостоятельно? Стремление пристроить обыкновенное электронное устройство, предназначенное для изменения электрической мощности (диммер) заканчивается ничем. В первую очередь, диммер для болгарки рассчитан на иную нагрузку. Также диммер не имеет совмещения с управлением обмоткой электрического мотора. Поэтому нужно проводить монтаж отдельной схемы. Также необходимо придумать, где она будет располагаться внутри корпуса болгарки.
Простой полупродниковой прибор (тиристорный регулятор) можно соорудить своими руками. Для данной процедуры будет необходимо 5 радиоэлементов. Радиоэлементы можно купить на радиорынке. Благодаря компактности можно спокойно провести размещение приготовленную схему в болгарке, не повредив эргономику и надежность. Однако сохранение крутящего момента не происходит при уменьшении оборотов на болгарку. Данный вариант лучше всего подойдет для обработки мягких металлов, а также жести, которая имеет маленькую толщину.
Если вы проводите обработку камня, то необходимо установить диск, который имеет размер 180 миллиметров. Далее нужно создать более усложненную схему регулятора. В данной схеме модулем управления будет являться микросхема КР1182ПМ1. Данная схема имеет контроль над силой тока при различных оборотах, а также делает потерю крутящего момента минимальной при уменьшении оборотов. При использовании такой схемы эксплуатация двигателя увеличивается.
Если угловая шлифовальная машина используется в качестве циркулярки, то нужно болгарку оснастить точкой подключения. Благодаря такой точки, осуществляется подключение, и регулировать обороты можно дистанционно. У вас получится отличный самодельный регулятор оборотов.
От того, как вы сделали регулятор, не зависит то, что это обязательный компонент угловой шлифовальной машины, который делает возможности работы шире и позволяет комфортно использовать данный строительный инструмент. Также после установки регулятора необходимо провести пробный запуска УШМ, чтобы проверить: не вырывается ли строительный инструмент из рук. Внешний регулятор оборотов для болгарки своими руками можно сделать.
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:
Подобная схема функционирует по следующему методу.
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:
Само подсоединение схемы к устройству производится методом интегрирования ее в канал электрического питания угловой шлифмашины. С этим трудностей у вас, надо думать, не появится.