Как сделать плавный пуск ушм. Плавный пуск для электроинструмента, сделанный своими руками

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.

Плавный пуск асинхронного двигателя – это всегда трудная задача, потому что для запуска индукционного мотора требуется большой ток и крутящий момент, которые могут сжечь обмотку электродвигателя. Инженеры постоянно предлагают и реализуют интересные технические решения для преодоления этой проблемы, например, использование схемы включения , автотрансформатора и т. д.

В настоящее время подобные способы применяются в различных промышленных установках для бесперебойного функционирования электродвигателей.

Из физики известен принцип работы индукционного электродвигателя, вся суть которого заключается в использовании разницы между частотами вращения магнитных полей статора и ротора. Магнитное поле ротора, пытаясь догнать магнитное поле статора, способствует возбуждению большого пускового тока. Мотор работает на полной скорости, при этом значение крутящего момента вслед за током тоже увеличивается. В результате обмотка агрегата может быть повреждена из-за перегрева.

Таким образом, необходимой становится установка мягкого стартера. УПП для трехфазных асинхронных моторов позволяют защитить агрегаты от первоначального высокого тока и крутящего момента, возникающих вследствие эффекта скольжения при работе индукционного мотора.

Преимущественные особенности применения схемы с устройством плавного пуска (УПП):

1. снижение стартового тока;
2. уменьшение затрат на электроэнергию;
3. повышение эффективности;
4. сравнительно низкая стоимость;
5. достижение максимальной скорости без ущерба для агрегата.

Как плавно запустить двигатель?

Существует пять основных методов плавного пуска.

• Высокий крутящий момент может быть создан путем добавления внешнего сопротивления в цепь ротора, как показано на рисунке.

• С помощью включения в схему автоматического трансформатора можно поддерживать пусковой ток и крутящий момент за счет уменьшения начального напряжения. Смотрите рисунок ниже.

• Прямой запуск – это самый простой и дешевый способ, потому что асинхронный двигатель подключен напрямую к источнику питания.
• Соединения по специальной конфигурации обмоток – способ применим для двигателей, предназначенных для эксплуатации в нормальных условиях.

• Использование УПП – это наиболее передовой способ из всех перечисленных методов. Здесь полупроводниковые приборы, такие как тиристоры или тринисторы, регулирующие скорость асинхронного двигателя, успешно заменяют механические компоненты.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя

Большинство схем бытовых аппаратов и электрических инструментов создано на базе коллекторного электродвигателя 220 В. Такая востребованность объясняется универсальностью. Для агрегатов возможно питание от постоянного либо переменного напряжения. Достоинство схемы обусловлены обеспечением эффективного пускового момента.

Чтобы достичь более плавного пуска и обладать возможностью настройки частоты вращения, применяются регуляторы оборотов.

Пуск электродвигателя своими руками можно сделать, к примеру, таким образом.

Кому хочется напрягаться, тратить свои деньги и время на переоборудование устройств и механизмов, которые и так прекрасно работают? Как показывает практика – многим. Хоть и не каждый в жизни сталкивается с промышленным оборудованием, оснащённым мощными электродвигателями, но, постоянно встречается пусть с не столь прожорливыми и мощными, электромоторами в быту. Ну а лифтом, наверняка, пользовался каждый.

Электродвигатели и нагрузки - проблема?

Дело в том, что фактически любые электродвигатели, в момент пуска или остановки ротора, испытывают огромные нагрузки. Чем мощнее двигатель и оборудование, приводимое им в движение, тем грандиозней затраты на его запуск.

Наверное, самая значительная нагрузка, приходящаяся на двигатель в момент пуска, это многократное, хоть и кратковременное, превышение номинального рабочего тока агрегата. Уже через несколько секунд работы, когда электромотор выйдет на свои штатные обороты, ток, потребляемый им, тоже вернётся к нормальному уровню. Для обеспечения необходимого электроснабжения приходиться наращивать мощность электрооборудования и токопроводящих магистралей , что приводит к их подорожанию.

При запуске мощного электродвигателя, из-за его большого потребления, происходит «просадка» напряжения питания, которая может привести к сбоям или выходу из строя оборудования, запитанного с ним от одной линии. Ко всему прочему, снижается срок службы аппаратуры электроснабжения.

При возникновении нештатных ситуаций, повлёкших перегорание двигателя или его сильный перегрев, свойства трансформаторной стали могут измениться настолько, что после ремонта двигатель потеряет до тридцати процентов мощности. При таких обстоятельствах, к дальнейшей эксплуатации он уже непригоден и требует замены, что тоже недешево.

Для чего нужен плавный пуск?

Казалось бы, все правильно, да и оборудование на это рассчитано. Вот только всегда есть «но». В нашем случае их несколько:

• в момент запуска электродвигателя, ток питания может превышать номинальный в четыре с половиной-пять раз, что приводит к значительному нагреву обмоток, а это не очень хорошо;
• старт двигателя прямым включением приводит к рывкам, которые в первую очередь влияют на плотность тех же обмоток, увеличивая трение проводников во время работы, ускоряет разрушение их изоляции и, со временем, может привести к межвитковому замыканию;
• вышеупомянутые рывки и вибрация передаются на весь приводимый в движение агрегат. Это уже совсем нездорово, потому что может привести к повреждению его движущихся элементов : систем зубчатых передач, приводных ремней, конвейерных лент или просто представьте себя едущим в дёргающемся лифте. В случае насосов и вентиляторов - это риск деформации и разрушения турбин и лопастей;
• не стоит также забывать об изделиях, возможно находящихся на производственной линии. Они могут упасть, рассыпаться или разбиться из-за такого рывка;
• ну, и наверно, последний из моментов, заслуживающих внимание - стоимость эксплуатации такого оборудования. Речь идёт не только о дорогостоящих ремонтах, связанных с частыми критическими нагрузками, но и об ощутимом количестве не эффективно израсходованной электроэнергии.

Казалось бы, все вышеперечисленные сложности эксплуатации присущи лишь мощному и громоздкому промышленному оборудованию, однако, это не так. Все это может стать головной болью любого среднестатистического обывателя. В первую очередь это касается электроинструмента.

Специфика применения таких агрегатов, как электролобзики, дрели, болгарки и им подобных, предполагают многократные циклы запуска и остановки, в течение относительно небольшого промежутка времени. Такой режим эксплуатации, в той же мере, влияет на их долговечность и энергопотребление, как и у их промышленных собратьев. При всем этом не стоит забывать, что системы плавного запуска не могут регулировать рабочие обороты мотора или реверсировать их направление. Также невозможно увеличить пусковой момент или снизить ток ниже, чем требуется для начала вращения ротора электродвигателя.

Видео: Плавный пуск, регулировка и защита колектор. двигателя

Варианты систем плавного пуска электродвигателей

Система «звезда-треугольник»

Одна из наиболее широко применяемых систем запуска промышленных асинхронных двигателей. Основным её преимуществом является простота. Двигатель запускается при коммутации обмоток системы «звезда», после чего, при наборе штатных оборотов, автоматически переключается на коммутацию «треугольник». Такой вариант старта позволяет добиться тока почти на треть ниже , чем при прямом запуске электромотора.

Однако, этот способ не подойдёт для механизмов с небольшой инерцией вращения. К таким, к примеру, относятся вентиляторы и небольшие насосы, из-за малых размеров и массы их турбин. В момент перехода с конфигурации «звезда» на «треугольник», они резко снизят обороты или вовсе остановятся. В результате после переключения, электродвигатель по сути, запускается заново. То есть в конечном счёте вы не добьётесь не только экономии ресурса двигателя, но и, вероятнее всего, получите перерасход электроэнергии.

Видео: Подключение трёхфазного асинхронного электродвигателя звездой или треугольником

Электронная система плавного пуска электродвигателя

Плавный пуск двигателя может быть произведён с помощью симисторов, включённых в цепи управления. Существует три схемы такого включения: однофазные, двухфазные и трехфазные. Каждая из них отличается своими функциональными возможностями и конечной стоимостью соответственно.

С помощью таких схем, обычно, удаётся снизить пусковой ток до двух–трёх номинальных. Кроме этого, удаётся снизить существенный нагрев, присущий вышеупомянутой системе «звезда-треугольник», что способствует увеличению срока службы электродвигателей. Благодаря тому, что управление запуска двигателя происходит за счёт снижения напряжения, разгон ротора осуществляется плавно, а не скачкообразно, как у других схем.

В целом, на системы плавного пуска двигателя возлагаются несколько ключевых задач:

• основная – понижение пускового тока до трёх–четырёх номинальных;
• снижение напряжения питания двигателя, при наличии соответствующих мощностей и проводки;
• улучшение параметров пуска и торможения;
• аварийная защита сети от перегрузок по току.

Однофазная схема пуска

Данная схема предназначена для запуска электродвигателей мощностью не более одиннадцати киловатт. Применяют такой вариант в том случае, если требуется смягчить удар при запуске, а торможение, плавный пуск и понижение пускового тока не имеют значения. В первую очередь из-за невозможности организации последних, в такой схеме. Но по причине удешевления производства полупроводников, в том числе и симисторов, они сняты с производства и редко встречаются;

Двухфазная схема пуска

Такая схема предназначена для регулирования и пуска двигателей мощностью до двухсот пятидесяти ватт. Такие системы плавного пуска иногда комплектуют обходным контактором для удешевления прибора, однако, это не решает проблемы несимметричности питания фаз, что может привести к перегреву;

Трехфазная схема пуска

Эта схема является наиболее надёжной и универсальной системой плавного пуска электродвигателей. Максимальная мощность, управляемых таким устройством двигателей, ограничена исключительно максимальной температурной и электрической выносливостью применённых симисторов. Его универсальность позволяет реализовать массу функций , таких как: динамический тормоз, подхват обратного хода или балансировку ограничения магнитного поля и тока.

Важным элементом последней, из упомянутых схем, является обходной контактор, о котором говорилось раньше. Он позволяет обеспечить правильный тепловой режим системы плавного пуска электродвигателя , после выхода двигателя на штатные рабочие обороты, предотвращая его перегрев.

Существующие на сегодняшний день устройства плавного пуска электродвигателей, помимо приведённых выше свойств, рассчитаны на их совместную работу с различными контроллерами и системами автоматизации. Имеют возможность включения по команде оператора или глобальной системы управления. При таких обстоятельствах, в момент включения нагрузок, возможно появление помех, могущих привести к сбоям в работе автоматики, а следовательно, стоит озаботиться системами защиты. Использование схем плавного пуска, способно значительно уменьшить их влияние.

Плавный пуск своими руками

Большинство перечисленных выше систем фактически неприменимы в бытовых условиях. В первую очередь по той причине, что дома мы крайне редко используем трехфазные асинхронные двигатели. Зато коллекторных однофазных моторов - хоть отбавляй.

Существует немало схем устройства плавного запуска двигателей. Выбор конкретной зависит исключительно от вас, но в принципе, имея определённые знания радиотехники, умелые руки и желание, вполне можно собрать приличный самодельный пускатель , который продлит жизнь вашего электроинструмента и бытовой техники на долгие годы.

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

Плавный пуск болгарки схема, которого построена на микросхеме КР1182ПМ1 (микросхема фазового регулирования), позволяет плавно и безопасно запускать не только болгарку, но и любой мощный электроинструмент. Схема плавного пуска достаточно проста и не требует какой-либо настройки.

К схеме возможно без какого-либо изменения включать всякий электроинструмент, который работает от электросети 220 вольт. Запуск и выключение электродвигателя болгарки осуществляется электрической кнопкой самого электроинструмента.

Схема плавного пуска для болгарки приведена на рисунке ниже. Разъем ХР1 подключают в розетку электросети 220 вольт, а в XS1 (розетка) втыкают вилку болгарки. Возможно поставить и подсоединить в параллель несколько розеток для электроинструментов, действующих попеременно.

При нажатии кнопки электроинструмента, цепь замыкается и на DA1 (фазовый регулятор) подается напряжение питания. При этом конденсатор С2 начинает заряжаться, что приводит к плавному нарастанию напряжения на нем. Результатом этого является задержка открытия тиристоров (внутри) регулятора, и вместе с ними и симистора VSI. Задержка уменьшается в каждом полупериоде сетевого напряжения, в результате чего напряжение, протекающее через электродвигатель болгарки, плавно возрастает и, следовательно, плавно возрастают и ее обороты.

При той величине емкости конденсатора С2, которая указана на данной схеме, плавный набор оборотов с минимального количества до номинального занимает около 2 секунд, что вполне достаточно чтобы защитить электроинструмент от динамического и теплового удара, и в то же время обеспечить комфортную работу с болгаркой.

После отключении электродвигателя болгарки, емкость С2 через сопротивление R1 разряжается и спустя 3 секунды схема плавного пуска болгарки готова к новому пуску. Сменив постоянное сопротивление R1 переменным, возможно плавно изменять мощность подаваемую на электродвигатель. Сопротивление R2 уменьшает ток протекающий через управляющий электрод симистора, а емкости С1 и СЗ – радиокомпоненты типовой схемы подключения микросхемы КР1182ПМ1.
Все сопротивления и емкости подпаяны прямо к выводам микросхемы КР1182ПМ1.

Симистор возможно применить любой, с максимальным рабочим напряжением более 400 В и с максимальным током не менее 25 ампер (в зависимости от мощности болгарки). За счет плавного пуска электродвигателя болгарки, ее пусковой ток не больше номинального. Запас по току нужен только на случай заклинивания электроинструмента.
Схема плавного запуска опробовано с инструментами мощностью до 2,2 кВт. Так как микросхема КР1182ПМ1 гарантирует протекание тока в цепи электрода (управляющего) симистора VS1 в течение всей активной фазы полу-периода, то нет никаких ограничений на минимальную мощность подключаемой нагрузки.