Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Плавный пуск для болгарки своими руками Плавный пуск электроинструмента схема устройства

Случающиеся иногда отказы ручного электроинструмента - шлифовальных машин, электрических дрелей и лобзиков зачастую бывают связаны с их большим пусковым током и значительными динамическими нагрузками на детали редукторов, возникающими при резком пуске двигателя.
Устройство плавного пуска коллекторного электродвигателя, описанное в , сложно по схеме, в нем имеется несколько прецизионных резисторов и оно требует кропотливого налаживания. Применив микросхему фазового регулятора КР1182ПМ1 , удалось изготовить значительно более простое устройство аналогичного назначения, не требующее налаживания. К нему можно без всякой доработки подключать любой ручной электроинструмент, питающийся от однофазной сети 220 В, 50 Гц. Пуск и остановка двигателя производятся выключателем электроинструмента, причем в его выключенном состоянии устройство ток не потребляет и может неограниченное время оставаться подключенным к сети.

Схема предлагаемого устройства изображена на рисунке. Вилку ХР1 включают в сетевую розетку, а в розетку XS1 вставляют сетевую вилку электроинструмента. Можно установить и соединить параллельно несколько розеток для инструментов, работающих поочередно.
При замыкании цепи двигателя электроинструмента его собственным выключателем на фазовый регулятор DA1 поступает напряжение. Начинается зарядка конденсатора С2, напряжение на нем постепенно увеличивается. В результате задержка включения внутренних тиристоров регулятора, а с ними и симистора VSI в каждом последующем полупериоде сетевого напряжения уменьшается, что приводит к плавному нарастанию протекающего через двигатель тока и, как следствие, увеличению его оборотов. При указанной на схеме емкости конденсатора С2 разгон электродвигателя до максимальных оборотов занимает 2...2,5 с, что практически не создает задержки в работе, но полностью исключает тепловые и динамические удары в механизме инструмента.
После выключения двигателя конденсатор С2 разряжается через резистор R1. и через 2...З сек. все готово к повторному запуску. Заменив постоянный резистор R1 переменным, можно плавно регулировать отдаваемую в нагрузку мощность. Она снижается с уменьшением сопротивления.
Резистор R2 ограничивает ток управляющего электрода симистора, а конденсаторы С1 и СЗ - элементы типовой схемы включения фазового регулятора DA1.
Все резисторы и конденсаторы припаяны непосредственно к выводам микросхемы DA1. Вместе с ними она помещена в алюминиевый корпус от стартера люминесцентной лампы и залита эпоксидным компаундом. Наружу выведены лишь два провода, подключаемые к выводам симистора. Перед заливкой в нижней части корпуса просверлено отверстие, в которое вставлен резьбой наружу винт МЗ. Этим винтом узел закреплен на теплоотводе симистора VS1 площадью 100 см". Такая конструкция показала себя достаточно надежной при эксплуатации в условиях повышенной влажности и запыленности.
Какого-либо налаживания устройство не требует. Симистор можно использовать любой, класса по напряжению не менее 4 (то есть с максимальным рабочим напряжением не менее 400 В) и с максимальным током 25 50 А. Благодаря плавному старту двигателя пусковой ток не превышает номинального. Запас необходим лишь на случай заклинивания инструмента.
Устройство испытано с электроинструментами мощностью до 2,2 nкВт. Так как регулятор DA1 обеспечивает протекание тока в цепи управляющего электрода симистора VS1 в течение всей активной части полупериода, нет ограничения на минимальную мощность нагрузки. Автор подключал к изготовленному устройству даже электробритву "Харьков".

К. Мороз, г. Надым, ЯНАО

ЛИТЕРАТУРА
1. Бирюков С. Автомат плавного пуска коллекторных электродвигателей - Радио 1997, N* 8. с 40 42
2. Немич А. Микросхема КР1182ПМ1 - фазовый регулятор мощности - Радио 1999, N» 7, с. 44-46.

Недостатком небольших дешевых болгарок является отсутствие плавного пуска и регулировки оборотов. Каждый, кто включал мощный электроприбор в сеть, замечал как в этот момент падает яркость сетевого освещения. Это происходит из-за того, что мощные электроприборы в момент запуска потребляют огромный ток, соответственно, проседает напряжение в сети. Сам инструмент может выйти из строя, особенно китайский с ненадежными обмотками.

Система мягкого пуска защитит и сеть, и инструмент. Также не будет сильной отдачи (толчка) в момент включения. А регулятор оборотов позволит долго работать без перегрузки инструмента.

Представленная схема срисована с промышленного образца, устанавливаемая на дорогие приборы. Ее можно использовать не только для болгарки, но и для дрели, фрезерного станка и др., где стоит коллекторный двигатель. Для асинхронных двигателей схема не подойдет, там требуется частотный преобразователь.

Сначала нарисовал печатную плату для системы плавного пуска, без компонентов для регулировки оборотов. Это сделано специально, т.к. в любом случае регулятор надо выводить проводами. Имея схему каждый сам разберется что куда подключить.

В схеме регулирующим элементом является сдвоенный операционный усилитель LM358, через транзистор VD1 управляющий силовым симистором BTA20-600. Я не достал его в магазине и поставил BTA28 (более мощный). Для инструмента до 1кВт подойдет любой симистор с напряжением более 600В и током 10-12А. Т.к. схема имеет мягкий старт, то пусковые токи не спалят такой симистор. В ходе работы симистор нагревается и его следует установить на радиатор.

Известно явление самоиндукции, которое наблюдается при размыкании цепи с индуктивной нагрузкой. В нашей схеме цепь R1-C1 гасит самоиндукцию при выключении болгарки и защищает симистор от пробоя. R1 от 47 до 68 Ом, мощностью 1-2Вт. Конденсатор пленочный на 400В.

Резистор R2 обеспечивает ограничение тока для низковольтной части цепи управления. Сама эта часть является и нагрузкой, и в какой-то мере, стабилизирующим звеном. Благодаря этому после резистора можно не стабилизировать питание. Хотя есть вариант такой же схемы с дополнительным стабилитроном. Я его не поставил, т.к. напряжение питания микросхемы, итак, в пределах нормы.

Возможные замены маломощных транзисторов указаны под схемой.

Подстройку регулятора делают с помощью многооборотного резистора R14, а основную регулировку резистором R5. Схема не дает регулировку мощности от 0, а только от 30 до 100%. Если же нужен более простой мощный регулятор от 0, то можно собрать вариант проверенный годами. Правда для болгарки получение минимальной мощности бессмысленно.

У всех кто пользуется болгаркой не один год, она ломалась. Поначалу каждый мастер пытался отремонтировать шлифовальную машинку сверкающую искрами самостоятельно, надеясь, что она заработает после замены щёток. Обычно после такой попытки, сломанный инструмент остается лежать на полке с прогоревшими обмотками. А на замену покупается новая болгарка.

Дрели, шуруповёрты, перфораторы, фрезеры в обязательном порядке оборудованы регулятором набора оборотов. Некоторые так называемые калибровочные шлифмашинки также снабжаются регулятором, а обычные болгарки имеют только кнопку включения.

Маломощные болгарки производители не усложняют дополнительными схемами преднамеренно, ведь такой электроинструмент должен стоить дешево. Понятно конечно, что срок службы недорого инструмента всегда короче, чем у более дорогого профессионального.

Самую простую болгарку можно модернизировать, так что у неё перестанут повреждаться редуктор и обмоточные провода якоря. Эти неприятности преимущественно происходят при резком, другими словами, ударном пуске болгарки.

Вся модернизация заключается всего лишь в сборке электронной схемы и закреплении её в коробке. В отдельном коробке, потому что в ручке шлифмашинки очень мало места.

Проверенная, рабочая схема выложена ниже. Она первоначально предназначалась для регулировки накала ламп, то есть для работы на активную нагрузку. Её главное достоинство? простота.

1. Изюминкой устройства плавного пуска, принципиальную схему которого вы видите, является микросхема К1182ПМ1Р. Эта микросхема узкоспециализированная, отечественного производства.
2. Время разгона можно увеличить, выбрав конденсатор С3 большей емкости. Во время заряжания этого конденсатора, электродвигатель набирает обороты до максимума.
3. Не нужно ставить взамен резистора R1 переменное сопротивление. Резистор сопротивлением 68 кОм оптимально подобран для этой схемы. При такой настройке можно плавно запустить болгарку мощностью от 600 до 1500 Вт.
4. Если собираетесь собрать регулятор мощности, тогда нужно заменить резистор R1 переменным сопротивлением. Сопротивление в 100 кОм, и больше, не занижает напряжение на выходе. Замкнув ножки микросхемы накоротко, можно вовсе выключить подключенную болгарку.
5. Вставив в силовую цепь семистор VS1 типа ТС-122-25, то есть на 25А, можно плавно запускать практически любую доступную в продаже шлифмашинку, мощностью от 600 до 2700 Вт. И остается большой запас по мощности на случай заклинивания шлифмашинки. Для подключения болгарок мощностью до 1500 Вт, достаточно импортных семисторов BT139, BT140. Эти менее мощные электронные ключи дешевле.

Семистор в приведенной выше схеме полностью не открывается, он отрезает около 15В сетевого напряжения. Такое падения напряжения никак не сказывается на работе болгарки. Но при нагреве семистора, обороты подключенного инструмента сильно снижаются. Эта проблема решается установкой радиатора.

У этой простой схемы есть ещё один недостаток – несовместимость её с установленным в инструмент регулятором оборотов.

Собранную схему нужно запрятать в коробок из пластмассы. Корпус из изоляционного материала важен, ведь нужно обезопасить себя от сетевого напряжения. В магазине электротоваров можно купить распределительную коробку.

К коробке прикручивается розетка и подключается кабель с вилкой, что делает эту конструкцию внешне похожей на удлинитель.

Если позволяет опыт и есть желание, можно собрать более сложную схему плавного пуска. Приведенная ниже принципиальная схема является стандартной для модуля XS–12. Этот модуль устанавливается в электроинструмент при заводском производстве.

Если нужно менять обороты подключенного электродвигателя, тогда схема усложняется: устанавливается подстроечный, на 100 кОм, и регулировочный резистор на 50 кОм. А можно просто и грубо внедрить переменник на 470 кОм между резистором 47 кОм и диодом.

Параллельно конденсатору С2 желательно подсоединить резистор сопротивлением 1 МОм (на приведенной ниже схеме он не показан).

Напряжение питания микросхемы LM358 находится в пределах от 5 до 35В. Напряжение в цепи питания не превышает 25В. Поэтому можно обойтись и без дополнительно стабилитрона DZ.

Какую бы вы схему плавного пуска ни собрали, никогда не включайте подключенный к ней инструмент под нагрузкой. Любой плавный пуск можно сжечь, если торопиться. Подождите пока болгарка раскрутиться, а затем работайте.

Ремонт стиральной машины своими руками Ремонт трансформаторов с заваренными сердечниками. Аккумулятор из литий ионных батареек своими руками: как правильно заряжать

Шлифовальная машина, известная у нас как «болгарка», – очень часто пригождается в хозяйстве, когда требуется производить работы по металлу. С помощью данного электроинструмента осуществляется чистка дерева и камня; без болгарки невозможно представить себе промышленные работы. Данным электроинструментом сможет пользоваться и непрофессионал.

Болгарка с плавным пуском и регулировкой оборотов

Производя с помощью болгарки работу своим руками, важно, чтоб у нее был плавный пуск. Особенно это актуально, если включать ее приходиться часто, а сеть не электросеть не выдерживает напряжения электроинструмента.

У бюджетных вариантов угловых шлифовальных машин (УШМ) следующие недостатки:

• У инструмента не бывает плавного пуска. Из-за этого могут иметь место перебои с подачей электричества, ведь в первые секунды после включения болгарка потребляет много электроэнергии. Велика вероятность порчи электродвигателя и выхода инструмента из строя после резкого пуска.
• Особенно у китайской болгарки отсутствует регулятор оборотов, способный обеспечить длительную работу без нагрузки на инструмент.

При выборе болгарки важно обращать внимание на наличие регулировки оборотов и плавного пуска. Также, выбирая УШМ, смотрят на мощность.

Если масштабной работы не предполагается, подойдет инструмент с регулировкой 125 мм и мощностью в пределах 600-900Вт. В промышленных масштабах лучше использовать УШМ, которое мощнее примерно вдвое.

Основным показателем является безопасность!

Есть болгарки с одной и двумя ручками . Каждый выбирает, что удобно ему. Двуручные инструменты держать, пожалуй, удобнее, но они тяжелее. Одноручные модели тоже держат двумя руками, однако весят они меньше и имеют меньшие размеры.

Лидер на рынке описываемых электроинструментов – это фирма Bosch. Ее изделия имеют все требуемые характеристики; удобны, безопасны, с хорошей вентиляцией.

Дешевые модели

Дешевые, недостаточно мощные болгарки выпускаются без схем включения регулировки напряжения, в противном случае они не были бы дешевыми. При плавном пуске болгарки процесс осуществляется через переходник, который соединен контактами с блоком выпрямителя. Блок устройства преобразовывает ток.

Иногда болгарку целесообразно модернизировать при помощи установленной схемы. Электрическая схема собирается довольно просто. Сделать схему своими руками нетрудно. В готовую схему можно подключить и другой инструмент, имеющий коллекторный, а не асинхронный двигатель.

Создание схемы заключается в следующем:

В случае правильного подключения платы, симистора и резисторов, УШМ должна запускаться плавно, должны регулироваться частоты вращения. Далее инструмент допускается апробировать в деле. Эти знания могут пригодиться при ремонте электродвигателя, к примеру, когда повышается напряжение или есть неправильная балансировка.

Регулятор оборотов своими руками

Сделать регулятор оборотов можно , используя выпаянные платы регулятора пылесоса или швейной машинки, хотя детали устройства стоят недорого. Редуктор поддерживает определенное количество оборотов и скорость. Если скорости сильно большие, дело, скорее всего, в статоре, это устройство требует ремонта. Починить данное устройство можно и дома.

Функционирование коллекторного двигателя обеспечивается любым электрическим напряжением; при изменении мощности количество оборотов уменьшается или увеличивается. Изменяется это количество раз при помощи тиристорного регулятора оборотов.

Алгоритм сборки регулятора:

• Откручивается ручка, придумывается, куда поместить элементы схемы (если не хватает место, устройство делается в отдельной коробке).
• Резистор может быть изготовлен из алюминия.
• При несильном нагреве симистора хватит небольшого радиатора.
• Припаивание.
• Проклейка эпоксидной смолой.

Данное самодельное устройство способно прослужить годы. Иногда оно разгоняется после включения на повышенных скоростях, что свидетельствует о замыкании обмотки статора. Чаще всего статору нужна перемотка.

Характерные неисправности такие:

• разрыв или сгорание обмотки;
• Пробой изолирующей поверхности.

Изготовление регулятора частоты вращения

С помощью регулятора частоты вращения мы уменьшаем число оборотов.

В схему входят следующие элементы:

Электронный регулятор может быть выносным . В болгарках Bosch электроника устанавливает количество оборотов от почти 3000 до 11500. Нагрузка на мощности счетчика отсутствует, учитывается каждый показатель. Регулируемые частоты вращения необходимы при любом виде работ.

Болгарка – очень полезный инструмент, и как хорошо, что нет особых сложностей в том, чтоб быстро научиться работать с ней!

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.

Именно из-за таких скачкообразных повышений оборотов двигателя чаще всего выходит из строя механика аппарата.

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.

Схема самодельного регулятора

Одна из самых популярных схем для плавного пуска двигателя болгарки с возможностью регулировки оборотов представлена ниже.

Основой данного регулятора являются микросхема КР118ПМ1, а также симисторы, являющиеся силовой частью устройства. Используя эту схему, можно изготовить регулятор мощности своими руками, даже не имея специальных знаний в радиоэлектронике. Главное, чтобы вы умели пользоваться паяльником.

Данный блок работает следующим образом.

1. После нажатия на кнопку запуска агрегата электрический ток начинает поступать, в первую очередь, на микросхему (DA1).
2. Управляющий конденсатор начинает плавно заряжаться и через некоторое время набирает нужную величину напряжения. Благодаря этому, открывание тиристоров в микросхеме происходит с некоторой задержкой . Она зависит от времени, которое требуется для полного заряда конденсатора.
3. Поскольку симистор VS1 находится под управлением теристоров микросхемы, то он открывается так же плавно.

Вышеописанные процессы происходят периодами, которые сокращаются с каждым разом. Поэтому напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, нарастает не скачкообразно, а медленно, в результате чего происходит плавный старт болгарки.

От емкости конденсатора C2 зависит время набора электромотором полных оборотов. Емкость конденсатора в 47 мкФ позволяет запустить двигатель за 2 секунды. Когда происходит выключение УШМ, разряд конденсатора C1 осуществляется с помощью резистора R1 на 60 кОМ за 3 секунды, после чего данный электронный модуль снова готов к пуску.

Если резистор R1 заменить на переменный, то вы получите регулятор скорости, который позволит уменьшать обороты двигателя.

Важно, чтобы симистор VS1 имел следующие характеристики:

• минимальная сила тока, на которую он рассчитан, должна быть 25 А;
• симистор должен быть рассчитан на максимальное напряжение 400 В.

Данная схема и регуляторы, сделанные по ней, были неоднократно испытаны многими мастерами на болгарках мощностью до 2000 Ватт . Стоит отметить, что данное устройство, благодаря микросхеме КР118ПМ1, рассчитано на мощность до 5000 Вт. Так что у него есть немалый запас прочности.

В идеале, чтобы спаять регулятор оборотов для болгарки, потребуется нарисовать печатную плату, вытравить контакты кислотой и затем пролудить их, просверлить отверстия и припаять радиодетали. Но все можно сделать проще:

• спаяйте все детали схемы на весу, то есть ножка к ножке;
• к симистору прикрепите радиатор (можно сделать из листового алюминия).

Спаянный таким образом регулятор будет занимать меньше места, и его можно легко разместить в корпусе болгарки.

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.

Таким же образом можно подключить и заводской регулятор мощности стоимостью около 150 руб., который часто приобретается мастерами в Китае.

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.

Подсоединяется регулятор так, как было описано выше – на разрыве одного из проводов питающего кабеля.

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.