2 способа плавного пуска электроинструмента с обычной розетки

Для чего вообще регулировать скорость вращения диска болгарки?

1. При резке металла разной толщины, качество работы сильно зависит от скорости вращения диска. Если резать твердый и толстый материал – необходимо поддерживать максимальную скорость вращения. При обработке тонкой жести или мягкого металла (например, алюминия) высокие обороты приведут к оплавлению кромки или быстрому замыливанию рабочей поверхности диска;
2. Резка и раскрой камня и кафеля на высокой скорости может быть опасной. К тому же диск, который крутится с высокими оборотами, выбивает из материала мелкие куски, делая поверхность реза щербатой. Причем для разных видов камня выбирается разная скорость. Некоторые минералы как раз обрабатываются на высоких оборотах;
3. Шлифовальные работы и полировка в принципе невозможны без регулирования скорости вращения. Неправильно выставив обороты, можно испортить поверхность, особенно – если это лакокрасочное покрытие на автомобиле или материал с низкой температурой плавления;
4. Использование дисков разного диаметра автоматически подразумевает обязательное наличие регулятора. Меняя диск Ø115 мм на Ø230 мм, скорость вращения необходимо уменьшить практически вдвое. Да и удержать в руках с 230 мм диском, вращающимся на скорости 10000 об/мин практически нереально;
5. Полировка каменных и бетонных поверхностей в зависимости от типа используемых коронок производится на разных скоростях. Причем при уменьшении скорости вращения крутящий момент не должен снижаться;
6. При использовании алмазных дисков необходимо уменьшать количество оборотов, так как от перегрева их поверхность быстро выходит из строя. Разумеется, если ваша болгарка работает только в качестве резака для труб, уголка и профиля – регулятор оборотов не потребуется. А при универсальном и разностороннем применении УШМ он жизненно необходим.

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.

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.

Пошаговая инструкция модернизации обычной переноски

Мое усовершенствование обычного удлинителя состояло из простых действий. Опишу весь процесс по-порядку:

Разобрал имеющуюся переноску и осмотрел ее содержимое.

Сделал в корпусе отверстие, предназначенное для провода, соединяющего с розеткой наружного монтирования.

Зачистил с обоих концов ПВС 3*2,5.

Припаял провода к контактным клеммам электроудлинителя.

Зафиксировал переноску на деревянной планке и закрыл верхнюю часть.

Ввел кусочек провода в корпус дополнительной наружной розетки, который прикрутил к той же дощечке. Зачистил концы провода.

Подключил БПП ( как видно из схемы выше — последовательно ), прочно пропаял места соединений провода от удлинителя с блоком и изолировал термоусад о чной трубкой (вместо нее можно задействовать изоляционную ленту).

Аккуратно в ставил в корпус внешней розетки блок и контактные клеммы. Все легко помещается внутрь.

Закрыл крышку розетки и проверил работоспособность своего устройства.

Получилась универсальная и удобная конструкция. Мастер может использовать ее в разных режимах ( плавно запуска ть лю бой э лектроприбор или обычным способом), а также носить и применять повсюду: дома, в гараже, на даче и т.д.

В качестве альтернативы предлагаю еще один вариант усовершенствованной переноски с БПП и регулятором скорости оборотов.

Эта схема способствует плавной работе инструментов, с их выходом на номинальную частоту вращения. Что касается времени разгона, то заявленная скорость достигается быстрее или медленнее в зависимости от имеющегося конденсатора С3. Регулировать частоту вращения призван переменный резистор R2.

БПП можно установить и в рукоятку электрического инструмента. Но эта манипуляция сложнее, к тому же можно лишиться права на гарантийный ремонт. Целесообразнее приспособить для таких целей разветвительную коробку.

В схеме указан симистор TS122-25-5, однако сгодится и другой , лишь бы класс напряжения был не меньше IV и ток не меньше 1,5-2 номиналов.

Описанное приспособление призвано упростить работу с электроинструментами, повысить ее безопасность, а также увеличить срок эксплуатации применяемых устройств. Эти факторы в сочетании с простотой модернизации переноски позволяют получить необходимую в хозяйстве вещь.

Плавный пуск получил широкое применение в безопасном запуске электродвигателей. Во время запуска двигателя происходит превышение номинального тока (Iн) в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение эксплуатационного периода мотора, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно из-за этой причины и рекомендуется сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками, где он не предусмотрен.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Моделирование и результаты измерений

Предложенная схема выполнена на 13-мкм CMOS-технологии китайской фирмы по производству электроники SMIC. Сравнительные результаты моделирования показаны на рис. 6. Графики, приведенные на рис

6а, — это результат моделирования при работе на импульсах малой скважности. Очевидно, что при этом всплески тока все еще имеются

Ток индуктивности будет превышать свое номинальное значение даже спустя несколько циклов. Но на рис. 6б мы видим изменение скважности импульсов и убеждаемся в том, что выбросы тока эффективно контролируются. Результаты моделирования соответствуют теоретическому анализу.

DC/DC-преобразователь со схемой мягкого старта был выполнен на 0,13-мкм технологии CMOS SMIC. Микрография преобразователя представлена на рис. 7. Площадь предложенной в данной статье схемы составляет лишь 0,006 мм2. Входное напряжение преобразователя равно 3,3 В, а выходное — 1,5 В.

В статье описана встроенная цепь мягкого старта, состоящая из цепи подавления перерегулирования и цепи подавления выбросов тока. Цепь подавления перерегулирования генерирует плавно возрастающее напряжение, которое может эффективно подавлять превышения выходного напряжения

Цепь подавления выбросов при включении, использующая изменение скважности импульсов, эффективно справляется с выбросами тока

Рис. 8 иллюстрирует напряжение, измеренное на выходе конвертера, и ток индуктивности во время мягкого старта без использования нагрузки (8а), а также с использованием нагрузки (8б). Экспериментальные данные соответствуют результатам анализа, которые не вызывали всплеска напряжения и тока. Время мягкого старта составляет всего лишь 43,5 мкс.

Делаем переноску с плавным пуском для электроинструмента

Если вы часто пользуетесь электроинструментом, то наверняка пользовались УШМ (Болгаркой) с плавным пуском и без. Согласитесь, электроинструмент с плавным набором оборотов гораздо приятнее в эксплуатации, да и служит он дольше обычного. В этом материале я расскажу и покажу как можно доработать обычную переноску, чтобы электроинструмент, включенный через нее, был с плавным пуском.

Почему плавный пуск лучше

Прежде чем приступить к самому процессу переделки, хочу сказать пару слов о пользе плавного пуска. Итак, плавный пуск позволяет:
1. Меньше изнашиваться шестерням механизма, ведь при старте не происходит первоначального удара по ним.
yandex.ru
2. Отсутствует бросок тока, что благотворно сказывается на работоспособности всей вашей питающей сети.
3. В электроинструменте с плавным пуском реже выходят из строя обмотки статора и ротора.
4. При плавном пуске электроинструмент не вырывается из ваших рук, что с точки зрения безопасности хорошо.
Итак плюсы плавного пуска очевидны, теперь давайте перейдем к самой доработке переноски.

Готовим инвентарь

Для того, чтобы выполнить эту работу нам с вами понадобится:
Блок KRRQD12A, переноска (про то, как собрать качественную переноску написано на канале), розетка внешней установки, паяльник с припоем, небольшой кусок провода ПВС 3*2,5, канцелярский нож, термоусадка (или изолента), кусок фанеры и час свободного времени.

Что такое блок KRRQD12A

Самым главным элементов во всей нашей конструкции является блок плавного пуска KRRQD12A, который как раз и предназначен для модернизации электроинструмента. Данный блок рассчитан на рабочий ток 12 ампер, что идеально вписывается в ампераж наших розеток (16 А).
Примечание. В продаже также имеется KRRQD20A (рассчитанный на 20 Ампер), который внешне ничем не отличим от блока на 12 Ампер, но я не рекомендую его для установки в розетку, так как это может привести к перегреву контактов розетки из-за превышения ампеража.

Модернизируем переноску

Итак, теперь разбираем нашу переноску и осматриваем внутренности:
Как видно в этой переноске контакты закреплены на винтовой зажим, а чтобы не запихивать под один зажим два провода, я решил припаять провода к площадкам на контактных губках
После этого в корпусе переноски проделываем аккуратное отверстие для нашего нового провода и ее можно закрывать.
Далее берем розетку внешней установки, располагаем ее рядом с закрепленной переноской.
Затем крепим наш блок KRRQD12A согласно следующей схеме:
yandex.ru
То есть блок подключается последовательным образом. Место соединения провода от переноски с блоком пропаиваем и изолируем с помощью термоусадки.
Далее просто подключаем розетку и аккуратно размещаем блок KRRQD12A в корпусе следующим образом:
Теперь просто аккуратно закрываем крышки.
Все, можно процесс нашей с вами модернизации считать оконченным. Теперь осталось все проверить на работоспособность:

Заключение

Основные и дополнительные функции УПП

Современные софт-стартеры – многофункциональные электротехнические устройства. Основное их предназначение – снижение пусковых токов и смягчение динамических ударов при старте двигателя. Кроме того, УПП обеспечивают:

• Пуск с номинальным моментом. При этом при старте на электродвигатель подается максимальное напряжение, после чего включаются тиристоры. Разгон до номинальной частоты осуществляется плавно. Софт-стартеры такой конструкции применяют для механизмов со значительной пусковой нагрузкой.
• Динамическое торможение. УПП с данной функцией обеспечивают остановку привода без выбега. Их устанавливают в приводе инерционного технологического оборудования: тяговых вентиляторов, подъемниках и т.д.
• Пуск в функции тока и напряжения. УПП такой конструкции позволяют задавать предельное значение пускового тока. Устройства применяются при низкой мощности сети, а также в приводе оборудования с низким стартовым моментом.
• Защиту электродвигателя. Софт-стартеры обеспечивают остановку привода при обрыве фаз, перегрузках, превышении времени разгона, а также при возникновении других аномальных и аварийных режимов. УПП не имеют защиты от коротких замыканий и включаются через предохранители или автоматы.
• Интеграцию в САР и системы телемеханики. Софт-стартеры с процессорными блоками управления и устройствами поддержки протоколов связи с удаленным оборудованием контроля легко встраиваются в многоуровневые системы автоматизации технических процессов.
• Регулировку частоты вращения вала. УПП с такой функцией не заменяют частотные преобразователи. Такой режим допустим при непродолжительной настройке оборудования.

Выбор функционала софт-стартера зависит от требований к электроприводу и осуществляется на основании технико-экономической целесообразности.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Устройство плавного пуска — электротехническое устройство, используемое в асинхронных электродвигателях, которое позволяет во время запуска удерживать параметры двигателя (тока, напряжения и т.д.) в в безопасных пределах. Его применение уменьшает пусковые токи, снижает вероятность перегрева двигателя, устраняет рывки в механических приводах, что, в конечном итоге, повышает срок службы электродвигателя.

Делаем регулятор частоты вращения

Электрическая болгарка невозможна без регулятора частоты вращения, чтобы существовала возможность понизить число оборотов.

Схема регулятора с точки зрения физики выглядит так

• Резистор – R1;
• Подстроечный резистор – VR1;
• Конденсатор – C10;
• Симистор – DIAC;
• Симистор – TRIAC.

Электронный регулятор бывает не только встроенным, но и выносным для удобства. В болгарках фирмы Bosch электроника устанавливает число оборотов от почти 3 тысяч до 11,5 тысяч. Нет нагрузки на мощности счетчика, учитываются все показатели. Снизить количество оборотов и повысить их не затруднит инструмент. Регулируемые частоты вращения просто необходимы при любой работе болгаркой.

Для решения каких задач необходима УШМ с регулировкой оборотов

УШМ AEG 451410 WS13-125XE в работе. Фото 220Вольт

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.