Регулятор скорости болгарки
Болгарка, или УШМ (угловая шлифовальная машина) как она официально называется, иногда содержит встроенный регулятор оборотов. В некоторых моделях он отсутствует. Регулирование скорости вращения в таком инструменте это не просто вопрос удобства, а часто необходимость. Различные материалы требуют своей скорости резания или шлифования и если машина ее не обеспечивает, то, как минимум, серьезно снижается качество работ.
Что это такое?
В болгарках с регулятором скорости применяют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они могут работать на постоянном или переменном токе. Двигатель такого типа легко регулируется изменением тока в цепи.
Благодаря тому, что современные регуляторы используют ключевое импульсное управление, они греются очень незначительно и могут быть встроены в корпус даже малогабаритного инструмента. Для регулирования используется потенциометр, ручка которого выводится на рукоятку машины.
Зачем контролировать скорость движения диска?
Различные скорости резания или шлифования требуются по физическим свойствам материалов, с которым работают. Так, высокая скорость при небольшом давлении требуется при резке твердых материалов, которые иначе могут крошиться или раскалываться. Мягкие материалы, нестойкие к действию тепла (термопласты, дерево), наоборот, требуют малой скорости:
- керамика: 10000 об/мин;
- металл: 8000 об/мин;
- твердые пластики: 5000 – 8000 об/мин;
- дерево: 3000 – 5000 об/мин;
- мягкие пластики: менее 2000 об/мин.
Все профессиональные инструменты снабжены стабилизированным регулятором скорости, но недорогие бытовые УШМ, мощностью менее 1200 Вт, не всегда дополняются им. В этой статье поговорим о том, как сделать такой регулятор самостоятельно, чтобы уменьшить обороты.
Как собрать схему регулировки?
Традиционная схема регулирования скорости довольно проста: фазоимпульсное отпирание симистора, в ней всего несколько деталей. Однако она ведет себя не слишком стабильно, поэтому профессиональный инструмент использует этот принцип в усложненном варианте, с обратной связью и защитой от перегрузки по току (микросхемы U2008B и U2010B).
Сейчас появляются более продвинутые варианты, с использованием ШИМ-регуляторов. Их схемы немного сложнее, но главные сложности там возникают при наладке и сборке. Могут потребоваться приборы стоимостью в десятки тысяч рублей (осциллограф), и умение работы с недешевыми деталями, которые боятся статических зарядов. В общем, это не для обычных потребителей.
Поэтому лучше взять среднее решение: вариант с симистором и микросхемой U2008, эта схема потребует лишь правильной сборки и недорогих деталей. Несложное устройство, но для бытового инструмента оно работает просто превосходно.
Принципиальная электрическая схема
Принципиальная схема изображается на рисунке ниже:
Большинство деталей, используемых в схеме: резисторы МЛТ-0.25, конденсаторы К73-17.
ВНИМАНИЕ! Резистор R2, независимо от его конструкции, должен иметь хорошо изолированную ручку. Он имеет непосредственную связь с питающей сетью.
Конденсатор C4 типа К50-35 на напряжение 50 В. Нужно учесть, что на вывод 5 микросхемы D1 подается отрицательное напряжение. Обычно в схемах общим проводом сделан минус, но здесь плюс. Резистор R5 МЛТ-0.5, R7 – лучше применить многооборотный пленочный резистор. Диод D1 можно брать КД105Б, В или аналогичный. Резистор R8 – МЛТ-2, на нем будет падать заметная мощность. Резистор R9 обсуждается далее.
Работа схемы
Микросхема U2008B – это фазовый регулятор, стабилизированный по напряжению. В нем предусмотрен выбор между функцией плавного пуска и стабилизацией скорости. На вывод 1 подается сигнал от датчика тока или, если используют плавный пуск, подключается электролитический конденсатор емкостью несколько микрофарад.
К выводу 2 подключают конденсатор фазозадающей цепи. Вывод 3 – вход регулятора угла отпирания симистора. Чем больше этот угол, тем позднее отпирается симистор в каждом полупериоде, и тем меньше энергии передается в регулируемую нагрузку. Вывод 4 – это общий вывод, земля для схемы. Не следует путать ее с физической землей или заземлением. Вывод 5 – питание микросхемы, от выпрямителя на сопротивлении R8, диоде D1 и конденсаторе C4.
Вывод 6 – это подстройка минимального угла открывания симистора. Его регулируют так, чтобы при крайнем положении резистора R2 в нагрузке достигалась наибольшая мощность. Вывод 7 – вход датчика напряжения сети. Микросхема использует его для компенсации фазового сдвига и определения уровня автоматического перезапуска. Также, внутренним образом, в самом чипе организована защита по току в нагрузке.
Вывод 8 – это выход импульсов управления симистором.
Резистор R9 подбирается так, чтобы напряжение на нем составляло +- 250 мВ. Для этого нужно знать ток, протекающий через мотор. Его можно определить по мощности, разделив мощность на напряжение сети. Например, для мощности 600 Вт, ток будет равен 600/220 = 2.72 А. Тогда R9 = 0.25/2.72 = 0.09. Резистор 0.1 Ом можно изготовить из куска нихромового провода достаточной толщины, чтобы он не нагревался.
Приведенная схема будет стабилизировать скорость вращения, делая ее независимой не только от напряжения сети, но и в хорошей степени от нагрузки на диск болгарки. Если нужен только плавный пуск, то вместо R9 нужна перемычка, а C1 нужно заменить на электролитический конденсатор емкостью 22 … 100 мФ. К выводу 1 микросхемы нужно подключить минус конденсатора.
Порядок сборки
Для сборки лучше всего использовать печатный монтаж. Он прочно закрепляет детали. Схема выше нарисована таким образом, что может подсказать как располагать детали – все выводы микросхемы идут от ключа по кругу в порядке возрастания. Из-за необходимости охлаждения симистора, размер платы не может оказаться меньше, чем спичечный коробок.
Охлаждать симистор придется, так как в более-менее мощных моделях болгарки на нем будет падать около 10-15 Вт мощности. Поэтому нужно предусмотреть место для алюминиевого радиатора для симистора. На листе бумаги в натуральную величину рисуют монтажную схему и с помощью кернера переносят отверстия под выводы деталей на заготовку из фольгированного текстолита. Отверстия сверлят мини-дрелью сверлами подходящего под выводы деталей диаметра.
Затем со стороны, обратной установке деталей, аккуратно рисуют нитролаком дорожки, стараясь, чтобы они не замыкали между собой. После высыхания, плату травят раствором хлорного железа, или медного купороса с обычной кухонной солью. Протравленную плату нужно тщательно промыть большим количеством воды и высушить. Высушенную плату залуживают, используя канифоль и припой.
Выводы деталей также залуживают перед запайкой в плату, стараясь не перегревать полупроводниковые детали, особенно микросхему. Перед лужением можно протереть выводы спиртом, это может значительно облегчить качество лужения, особенно, если выводы касались руками.
СОВЕТ: В таких работах как химия, лужение и пайка руки человека всегда грязные по определению. Малейшие следы жира портят поверхность лужения и затрудняют работу флюсу. Не следует касаться поверхностей лужения руками, используйте пинцеты.
Как подключить прибор?
Самодельный регулятор, возможно, и не удастся внедрить в корпус самого инструмента, даже если и будет такое желание. Это связано, как всегда, с нехваткой места, и тем, что конструкторы изначально не предусматривали такую возможность. Или было предусмотрено место для установки другого устройства, которое в этой модификации машинки может и отсутствовать.
Установка самодельной платы
Полезно начинать делать плату со схемой, сначала разобрав и осмотрев корпус машинки. Возможно, там найдется место и идея как его использовать. Тогда разработку платы нужно вести под имеющееся место. Ручка регулятора скорости выводится также по обстоятельствам. И тип переменного резистора выбирается аналогично: бывают с плоским колесиком, и бывают с осью. Не забывайте изолировать ручку регулятора.
Если устройство невозможно встроить в корпус машины, то его придется делать в небольшой коробке с розеткой или встроить в шнур болгарки поблизости рукоятки.
Особенности монтажа готового блока
При сборке регулятора в корпус нужно проявить осмотрительность и не перестараться с плотностью элементов на плате. Иначе возможны замыкания в цепях или перегрев элементов.
При сборке в отдельной коробке можно использовать корпус розетки или удлинителя. Это удобный и распространенный вариант. В этом случае нужно обязательно как-то пометить готовое изделие, чтобы не спутать его с простым удлинителем. Превышая нагрузку, можно сжечь симистор и датчик тока R9.
Если использовать вариант заделки регулятора в шнур болгарки, то здесь нужно позаботиться о плотном вводе шнуров в корпус, при помощи резинового уплотнения. Это нужно во избежание скручивания проводов и попадания влаги или металлической пыли в корпус. Ось или колесико потенциометра R2 желательно защитить хотя бы от пыли.
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.
Источник: 2lzz.ru
Что это за функция, принцип работы, электрическая схема, плюсы УШМ с регулятором
Болгарка, не укомплектованная устройством регулировки оборотов, работает исключительно на максимальной скорости вращения. Оснащенная данной опцией позволяет снизить частоту вращения до величины, позволяющей качественно выполнить обработку материалов, которая невозможна на максимальном режиме.
В основе электронного блока регулятора оборотов заложен доработанный принцип диммера, где изменение мощности происходит ручным изменением величины переменного резистора. При помощи электронного контроля силы тока на рабочем валу шпинделя поддерживается крутящий момент, обеспечивающий работоспособность болгарки. Главными рабочими элементами такой схемы могут быть либо полупроводниковый прибор симистор, либо более продвинутый вариант с интегральной схемой.
Схема подключения без регулятора мощности
Электрическая схема обычных бытовых болгарок без дополнительных опций представлена на рисунке:
Здесь две, не связанные между собой обмотки статора, через выключатель, имеющий в конструкции работающую от руки кнопку пуска, соединены с источником напряжения (бытовая сеть). Дальше каждая из обмоток с помощью специальных контактов соединяется с графитовыми щетками, которые с помощью пружин прижимаются к поверхности коллектора. В свою очередь концы обмоток ротора подключаются к ламелям коллектора, образуя замкнутую электрическую цепь.
Регулятор оборотов подключается в разрыв цепи между кнопкой включения/выключения и обмотками статора при расположении внутри корпуса болгарки. В случае исполнения в виде отдельного блока он часто может находиться в разрыве сетевого кабеля.
Для решения каких задач необходима УШМ с регулировкой оборотов
Преимущества болгарки с регулятором оборотов проявляются при выполнении следующих работ:
- обработка пластика или тонких листов из стали и других металлов, не допуская расплавления или коробления материала;
- при обработке камня или керамической плитки помогает избежать сколов на поверхностях этих материалов;
- алмазный обрабатывающий инструмент на пониженных оборотах не будет перегреваться, и дольше времени будет эксплуатироваться;
- выполнение шлифовки и полировки некоторых материалов на оптимальных оборотах для получения качественного результата.
Как сделать регулировку для УШМ в домашних условиях, самодельные варианты
Относительно простую схему регулировки на полупроводниковых приборах некоторые пользователи, имеющие навык работы с электротехническими технологиями, могут сделать самостоятельно. Однако, она не сможет эффективно подстраивать силу тока при снижении оборотов, и величина крутящего момента на рабочем валу может быть недостаточной. Это не будет большим препятствием при проведении работ по полировке, резке тонколистового металла или обработке мягких материалов (пластика и подобных ему).
Если изготовление схемы собственными руками вызывает затруднения или характер работ с болгаркой, например с камнем или керамикой, требует использовать более сложную систему с микросхемой, возможен вариант приобретения готового блока и установки его на болгарку.
Авторы представленных ниже видео предлагают свои подходы к решению оснастить болгарку регулировкой оборотов.
Стандартный диммер для изменения яркости освещения нашел применение в эксплуатации болгарки в следующем видео.
Готовый полупроводниковый регулятор мощности можно купить в интернет-магазинах. Автор следующего видео приобрел в Aliexpress китайский экземпляр, при чем достаточно большой мощности — 4 кВт. Такая величина позволяет повысить универсальность его применения. Много бытовых приборов (болгарка, дрель, нагревательные элементы в виде ТЭНов) эксплуатируются в рядах мощностей, где такой регулятор может достаточно эффективно работать. Основной недостаток таких регуляторов — невозможность поддерживать нагрузку длительное время (электроинструмент быстро перегревается и требуется его остановка для охлаждения).
Управление частотой вращения некоторых электрических инструментов можно осуществлять не только вручную с помощью поворотного колесика. Некоторыми устройствами удобнее управлять с помощью педалей. В следующем видео автор демонстрирует такой способ управления. Здесь взят регулятор оборотов выполненный в виде педали со швейной машинки и адаптирован для управления электрическим лобзиком. Ничего не мешает сделать такой вариант управления болгаркой, однако необходимость этого должна быть обоснована характером проводимых работ.
Без потери мощности
Регулятор, который изменяет обороты, не теряя мощности, самостоятельно изготовить практически невозможно. Такие устройства с обратной связью по отслеживанию величины оборотов и корректировкой на их основании силы тока выпускаются только производителями болгарок. Изготовить или установить самостоятельно можно только регуляторы на полупроводниковых схемах, которые не гарантируют 100% сохранения мощности при изменении частоты вращения шпинделя болгарки.
Как уменьшить/увеличить скорость вращения диска
Готовую недорогую китайского производства плату можно смонтировать, как сделал автор следующего видео, в отдельном пластиковом корпусе, подключенного к кабелю с вилкой и установленном на нем розеткой. Подключив вилку к электрической сети, а болгарку к нему через розетку, можно изменяя регулировочным колесиком величину переменного сопротивления, устанавливать на УШМ требуемые обороты. Полировка поверхности таким электроинструментом будет производиться намного качественнее.
Как поставить, подключить
Пользователи болгарок придумали много разных способов компоновки регулятора оборотов и болгарки, для которой он предназначен. Он может находиться в качестве автономного элемента вне корпуса болгарки, так и встраиваться внутрь. Ниже представлены видео с такими вариантами.
В качестве внешнего управляющего устройства в следующем видео автор использует переноску с кнопкой включения/выключения. Как раз вместо этой самой кнопки вставляется готовая китайская плата на полупроводниках. Технология электромонтажных работ выполнена на хорошем техническом уровне. Такую переноску будет удобно использовать во время выполнения болгаркой работ, требующих применения низких оборотов.
Разместить дополнительные устройства внутри корпуса болгарки бывает достаточно сложной проблемой. Часто требуется принятие нетривиальных решений, как, например, в следующем видео. Здесь, чтобы поместить плату с регулировкой оборотов и плавным пуском, пришлось поменять кнопки, задействованные в работе рычага включения/выключения. В освободившееся пространство удалось разместить симистор с радиатором охлаждения регулятора оборотов и плату с микросхемой плавного пуска болгарки.
Как отключить, убрать датчик напряжения
В следующем видео у автора на одной из моделей болгарки вышел из строя регулятор оборотов. Попытки его отремонтировать не увенчались успехом. Автор описывает, как можно убрать поломанный регулятор и собрать электрическую схему без него (просто подключить обмотки статора напрямую через выключатель). Болгарка будет функционировать, только на одних лишь максимальных оборотах.
Источник: kovka-svarka.net
Что это такое?
В болгарках с регулятором скорости применяют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они могут работать на постоянном или переменном токе. Двигатель такого типа легко регулируется изменением тока в цепи.
Благодаря тому, что современные регуляторы используют ключевое импульсное управление, они греются очень незначительно и могут быть встроены в корпус даже малогабаритного инструмента. Для регулирования используется потенциометр, ручка которого выводится на рукоятку машины.
Зачем контролировать скорость движения диска?
Различные скорости резания или шлифования требуются по физическим свойствам материалов, с которым работают. Так, высокая скорость при небольшом давлении требуется при резке твердых материалов, которые иначе могут крошиться или раскалываться. Мягкие материалы, нестойкие к действию тепла (термопласты, дерево), наоборот, требуют малой скорости:
- керамика: 10000 об/мин;
- металл: 8000 об/мин;
- твердые пластики: 5000 – 8000 об/мин;
- дерево: 3000 – 5000 об/мин;
- мягкие пластики: менее 2000 об/мин.
Все профессиональные инструменты снабжены стабилизированным регулятором скорости, но недорогие бытовые УШМ, мощностью менее 1200 Вт, не всегда дополняются им. В этой статье поговорим о том, как сделать такой регулятор самостоятельно, чтобы уменьшить обороты.
Как собрать схему регулировки?
Традиционная схема регулирования скорости довольно проста: фазоимпульсное отпирание симистора, в ней всего несколько деталей. Однако она ведет себя не слишком стабильно, поэтому профессиональный инструмент использует этот принцип в усложненном варианте, с обратной связью и защитой от перегрузки по току (микросхемы U2008B и U2010B).
Сейчас появляются более продвинутые варианты, с использованием ШИМ-регуляторов. Их схемы немного сложнее, но главные сложности там возникают при наладке и сборке. Могут потребоваться приборы стоимостью в десятки тысяч рублей (осциллограф), и умение работы с недешевыми деталями, которые боятся статических зарядов. В общем, это не для обычных потребителей.
Поэтому лучше взять среднее решение: вариант с симистором и микросхемой U2008, эта схема потребует лишь правильной сборки и недорогих деталей. Несложное устройство, но для бытового инструмента оно работает просто превосходно.
Принципиальная электрическая схема
Принципиальная схема изображается на рисунке ниже:
Большинство деталей, используемых в схеме: резисторы МЛТ-0.25, конденсаторы К73-17.
ВНИМАНИЕ! Резистор R2, независимо от его конструкции, должен иметь хорошо изолированную ручку. Он имеет непосредственную связь с питающей сетью.
Конденсатор C4 типа К50-35 на напряжение 50 В. Нужно учесть, что на вывод 5 микросхемы D1 подается отрицательное напряжение. Обычно в схемах общим проводом сделан минус, но здесь плюс. Резистор R5 МЛТ-0.5, R7 – лучше применить многооборотный пленочный резистор. Диод D1 можно брать КД105Б, В или аналогичный. Резистор R8 – МЛТ-2, на нем будет падать заметная мощность. Резистор R9 обсуждается далее.
Работа схемы
Микросхема U2008B – это фазовый регулятор, стабилизированный по напряжению. В нем предусмотрен выбор между функцией плавного пуска и стабилизацией скорости. На вывод 1 подается сигнал от датчика тока или, если используют плавный пуск, подключается электролитический конденсатор емкостью несколько микрофарад.
К выводу 2 подключают конденсатор фазозадающей цепи. Вывод 3 – вход регулятора угла отпирания симистора. Чем больше этот угол, тем позднее отпирается симистор в каждом полупериоде, и тем меньше энергии передается в регулируемую нагрузку. Вывод 4 – это общий вывод, земля для схемы. Не следует путать ее с физической землей или заземлением. Вывод 5 – питание микросхемы, от выпрямителя на сопротивлении R8, диоде D1 и конденсаторе C4.
Вывод 6 – это подстройка минимального угла открывания симистора. Его регулируют так, чтобы при крайнем положении резистора R2 в нагрузке достигалась наибольшая мощность. Вывод 7 – вход датчика напряжения сети. Микросхема использует его для компенсации фазового сдвига и определения уровня автоматического перезапуска. Также, внутренним образом, в самом чипе организована защита по току в нагрузке.
Вывод 8 – это выход импульсов управления симистором.
Резистор R9 подбирается так, чтобы напряжение на нем составляло +- 250 мВ. Для этого нужно знать ток, протекающий через мотор. Его можно определить по мощности, разделив мощность на напряжение сети. Например, для мощности 600 Вт, ток будет равен 600/220 = 2.72 А. Тогда R9 = 0.25/2.72 = 0.09. Резистор 0.1 Ом можно изготовить из куска нихромового провода достаточной толщины, чтобы он не нагревался.
Приведенная схема будет стабилизировать скорость вращения, делая ее независимой не только от напряжения сети, но и в хорошей степени от нагрузки на диск болгарки. Если нужен только плавный пуск, то вместо R9 нужна перемычка, а C1 нужно заменить на электролитический конденсатор емкостью 22 … 100 мФ. К выводу 1 микросхемы нужно подключить минус конденсатора.
Порядок сборки
Для сборки лучше всего использовать печатный монтаж. Он прочно закрепляет детали. Схема выше нарисована таким образом, что может подсказать как располагать детали – все выводы микросхемы идут от ключа по кругу в порядке возрастания. Из-за необходимости охлаждения симистора, размер платы не может оказаться меньше, чем спичечный коробок.
Охлаждать симистор придется, так как в более-менее мощных моделях болгарки на нем будет падать около 10-15 Вт мощности. Поэтому нужно предусмотреть место для алюминиевого радиатора для симистора. На листе бумаги в натуральную величину рисуют монтажную схему и с помощью кернера переносят отверстия под выводы деталей на заготовку из фольгированного текстолита. Отверстия сверлят мини-дрелью сверлами подходящего под выводы деталей диаметра.
Затем со стороны, обратной установке деталей, аккуратно рисуют нитролаком дорожки, стараясь, чтобы они не замыкали между собой. После высыхания, плату травят раствором хлорного железа, или медного купороса с обычной кухонной солью. Протравленную плату нужно тщательно промыть большим количеством воды и высушить. Высушенную плату залуживают, используя канифоль и припой.
Выводы деталей также залуживают перед запайкой в плату, стараясь не перегревать полупроводниковые детали, особенно микросхему. Перед лужением можно протереть выводы спиртом, это может значительно облегчить качество лужения, особенно, если выводы касались руками.
СОВЕТ: В таких работах как химия, лужение и пайка руки человека всегда грязные по определению. Малейшие следы жира портят поверхность лужения и затрудняют работу флюсу. Не следует касаться поверхностей лужения руками, используйте пинцеты.
Как подключить прибор?
Самодельный регулятор, возможно, и не удастся внедрить в корпус самого инструмента, даже если и будет такое желание. Это связано, как всегда, с нехваткой места, и тем, что конструкторы изначально не предусматривали такую возможность. Или было предусмотрено место для установки другого устройства, которое в этой модификации машинки может и отсутствовать.
Установка самодельной платы
Полезно начинать делать плату со схемой, сначала разобрав и осмотрев корпус машинки. Возможно, там найдется место и идея как его использовать. Тогда разработку платы нужно вести под имеющееся место. Ручка регулятора скорости выводится также по обстоятельствам. И тип переменного резистора выбирается аналогично: бывают с плоским колесиком, и бывают с осью. Не забывайте изолировать ручку регулятора.
Если устройство невозможно встроить в корпус машины, то его придется делать в небольшой коробке с розеткой или встроить в шнур болгарки поблизости рукоятки.
Особенности монтажа готового блока
При сборке регулятора в корпус нужно проявить осмотрительность и не перестараться с плотностью элементов на плате. Иначе возможны замыкания в цепях или перегрев элементов.
При сборке в отдельной коробке можно использовать корпус розетки или удлинителя. Это удобный и распространенный вариант. В этом случае нужно обязательно как-то пометить готовое изделие, чтобы не спутать его с простым удлинителем. Превышая нагрузку, можно сжечь симистор и датчик тока R9.
Если использовать вариант заделки регулятора в шнур болгарки, то здесь нужно позаботиться о плотном вводе шнуров в корпус, при помощи резинового уплотнения. Это нужно во избежание скручивания проводов и попадания влаги или металлической пыли в корпус. Ось или колесико потенциометра R2 желательно защитить хотя бы от пыли.
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.
Источник: 2lzz.ru
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.
Принципиальная схема регулятора оборотов
Современные схемы регуляторов оборотов УШМ построены по принципу пропускания полупроводниковым ключом только части мощности одной или обеих полуволн переменного тока. В качестве регулятора длины полуволн в таких устройствах используют симисторы (симметричные тиристоры), поэтому их иногда называют симисторными регуляторами. На рисунке ниже приведена упрощенная схема такого устройства, достаточная для объяснения принципа его действия, а справа от нее — диаграммы полного периода переменного тока до и после регулирования. Здесь заштрихованные области соответствуют мощности, которая передается электродвигателю от источника питания через симисторный регулятор.
На схеме волновым значком обозначен источник переменного напряжения, а буквой «М» — двигатель болгарки. В упрощенном виде регулятор включает в себя две RC-цепочки, динистор и симистор. При нажатии выключателя К1 происходит подача переменного напряжения на электродвигатель M и схему регулятора. Протекающий через переменный резистор R1 ток начинает заряжать конденсатор C1. Время его заряда определяется сопротивлением резистора R1, зависящим от положения его движка, которое, по сути, задает временные параметры работы регулятора. После полного заряда конденсатора напряжение в точке его подключения к динистору возрастает до номинального, динистор открывается и подает напряжение на управляющий электрод симистора. Конденсатор C1 при этом разряжается. Данный момент на диаграмме работы регулятора показан жирной вертикальной чертой. После открытия симистора происходит подача напряжения на двигатель болгарки в первом полупериоде.
При смене полярности переменного тока происходит переход напряжения через ноль, поэтому динистор и симистор закрываются. В отрицательном полупериоде все повторяется, и включение симистора также происходит с задержкой, определяемой параметрами цепочки R1C1. Регулятор даже на холостом ходу работает с некоторой задержкой включения симистора. Это связано с тем, что, хотя момент подачи тока сопротивлением R1 на конденсатор C1 соответствует переходу напряжения через ноль, оно еще должно вырасти до уровня напряжения пробоя динистора. На рисунке ниже показана зависимость мощности, подаваемой на двигатель болгарки, от временных сдвигов управляющих импульсов динистора. В первом случае сопротивление резистора R1 минимальное, поэтому заряд C1 происходит быстро, а во втором — максимальное, поэтому конденсатор заряжается медленнее.
Что такое плавный пуск
Плавный пуск болгарки — это нарастающая подача напряжения на ее двигатель, при которой он разгоняется без скачков пускового тока и с постепенным нарастанием крутящего момента. Такой режим защищает питающую сеть от избыточного отбора мощности и предотвращает ее «проседание». Это особенно актуально при питании болгарки от автономных источников напряжения. Кроме того, он защищает обмотки электродвигателя от сверхнормативных токов, которые могут привести к их пробою. При плавном пуске редуктор болгарки не испытывает ударных нагрузок, что защищает его от преждевременного износа.
Электронная схема, обеспечивающая плавный пуск болгарки, построена на том же принципе, что схема регулятора оборотов. Здесь также используется симистор, ограничивающий подачу мощности на электродвигатель. Но в отличие от регулятора скорости вращения управляющие импульсы на симистор формируются не ручным заданием сопротивления в RC-цепочке, а электронной схемой, формирующей последовательность импульсов с уменьшающейся длительностью задержки. Ниже на диаграмме показано, как сокращается время сдвига импульса и нарастает мощность, подаваемая на двигатель болгарки.
Поскольку плавный пуск и регулятор оборотов работают на одной схемотехнике, выпускаются электронные блоки, сочетающие в себе функции обоих этих устройств.
Способы подключения регулятора внутрь корпуса болгарки
Блок регулятора числа оборотов — это очень компактное устройство, которое без труда помещается внутри корпуса болгарки. В Интернете без труда можно найти схемы и руководства по изготовлению таких регуляторов. Но насколько целесообразно делать его самому — каждый решает сам, ведь в интернет-магазинах готовый блок можно приобрести всего за 300–500 руб. На фото ниже показан электронный регулятор скорости вращения на напряжение до 250 В и номинальный ток 12 А со стандартной для болгарок ступенчатой регулировкой на шесть позиций. Его цена без доставки составляет около 200–300 рублей в зависимости от продавца.
В хватовой части (задней ручке) болгарки для установки регулятора с такими габаритами места более чем достаточно. У маломощных УШМ свободное место находится обычно ближе к его концу, а у более мощных — между ручкой и двигателем или в самой ручке (см. фото ниже). Особых навыков для установки такого регулятора не требуется, т. к. его просто нужно включить в разрыв цепи питания электродвигателя болгарки.
В видеоролике ниже показана реанимация старой болгарки с оснащением ее регулятором скорости вращения. Интересно кнопочное управление числом оборотов с запоминанием значения после выключения напряжения питания.
Подключение плавного пуска
Электронный регулятор оборотов в основном нужен домашним мастерам для расширения возможностей болгарки в части шлифовки и обработки мягких материалов. Профессионалы, как правило, используют для отдельных видов работ специализированный инструмент и используют УШМ только по прямому назначению. С устройством плавного пуска ситуация иная. Для инструмента бытового назначения, имеющего небольшую мощность, эта опция полезна, но необязательна. А вот для профессиональных болгарок с приводами свыше 1000 Вт она жизненно необходима. Кроме приведенных выше улучшений эксплуатационных характеристик, плавный пуск крайне важен для безопасности работы оператора. Болгарка с кругом Ø230 и мощностью 2000 Вт весит 5÷6 кг, и, чтобы удержать ее во время пускового рывка, требуются определенные усилия и устойчивое положение.
Блок плавного пуска можно приобрести в торговых сетях и самостоятельно смонтировать внутри корпуса любой УШМ. В видеоролике ниже показана его установка на новую мощную болгарку, приобретенную автором для зачистных работ. Это видео также интересно тем, что его автор с помощью стрелочного прибора демонстрирует величину скачка тока при включении болгарки сначала без плавного пуска, а затем уже с этим устройством.
Самым совершенным устройством управления болгаркой является система поддержания оборотов под нагрузкой, которая также выполняет функции регулятора скорости вращения и обеспечивает плавный пуск. В Интернете можно найти схему изготовления такого устройства на микросхеме U2010B, но она достаточно сложна даже для тех, кто обладает начальными навыками радиолюбителя. А можно ли приобрести готовый блок поддержания оборотов и сколько он стоит? Если кто-нибудь может ответить на этот вопрос, пожалуйста, поделитесь информацией в комментариях.
Источник: WikiMetall.ru