Плавный пуск для болгарки своими руками схема

Плавный пуск болгарки своими руками

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.

Проверяем работоспособность схемы подключив лампочку на 220В мощностью 40-60Вт. Если яркость регулируется, то отключив от сети проверяем на ощупь симистор на тепловыделение. Он должен оставаться холодным. Далее подключаем плату к болгарке и проверяем плавность пуска и регулировку оборотов без нагрузки. Если все в порядке переходим к тестированию под нагрузкой.

Так дешевая болгарка превратилась в инструмент среднего уровня.

Практически у всех моделей болгарок нижнего ценового диапазона отсутствуют такие полезные опции, как регулировка скорости вращения шпинделя и плавный пуск. При наличии желания и некоторых навыков регулятор оборотов для болгарки можно изготовить своими руками, хотя гораздо проще приобрести готовый электронный блок за несколько сотен рублей. Регулировка частоты вращения расширяет возможности УШМ и позволяет выполнять с помощью нее обработку мягких материалов на пониженных скоростях резания. Помимо регулятора числа оборотов для УШМ очень полезной функцией является плавный пуск, который сглаживает резкое нарастание тока в обмотках электродвигателя в момент подачи на него напряжения. Этим предотвращается скачкообразное увеличение крутящего момента и «проседание» питающей сети. Кроме того, плавный пуск снижает ударные нагрузки на двигатель и редуктор болгарки, что защищает их от преждевременного износа.

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.

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.

В этой статье будет рассмотрена схема плавного пуска болгарки из доступных деталей. Так как плавный пуск ставят не в весь инструмент, то это можно исправить и самостоятельность собрать простую схему плавного пуска для болгарки и сделать это своими руками. Данное устройство поможет модернизировать ваш инструмент и сделает его менее опасным и более удобным.

Если вы часто работаете инструментом то наверняка сталкивались с следующей проблемой: двигатель будь то болгарки, циркулярной пилы, рубанка или другого оборудования пускается очень резко. Такой резкий пуски таят в себе множество неприятностей: во-первый, присутствует высокий пусковой ток, который не лучшим образом сказывается на проводке, во-вторых, резкий старт двигателя быстро изнашивает механические части инструмента, в-третьих, снижается удобство использования, при пуске болгарку приходится крепко удерживать, она так и норовит вырваться из рук. В дорогих моделях уже встроена система плавного пуска, которая легко справляется со всеми этими неприятностями. Но что делать если этой системы нет? Выход есть – собрать схему плавного пуска самому. Кроме того, использовать её можно будет с лампочками накаливания, ведь чаще всего они перегорают именно в момент включения. Плавный пуск заметно снизит возможности лампочки быстро перегореть.

Схема плавного пуска

В интернете часто встречается схема плавного пуска, построенная на достаточно редкой отечественной микросхеме К1182ПМ1Р, достать которую сейчас не всегда легко. Именно поэтому я предлагаю к сборке не менее эффективную схему, ключевым звеном которой является доступная микросхема TL072, вместо неё также можно ставить LM358. Время, за которое двигатель набирает полные обороты задаётся конденсатором С1. Чем больше его ёмкость, тем больше времени понадобиться для разгона, самый оптимальный вариант – 2,2 мкФ. Конденсаторы С1 и С2 должны быть рассчитаны на напряжение как минимум 50 вольт. Конденсатор С5 – как минимум 400 вольт. Резистор R11 будет рассеивать приличное количество тепла, поэтому его мощность должна быть как минимум 1 Ватт. В схеме можно применить любые маломощные транзисторы, Т1, Т2, Т4 имеют n-p-n структуру, можно использовать BC457 или отечественные КТ3102, Т4 имеет структуру p-n-p, на его место подойдут BC557 или КТ3107. Т5 – любой подходящий по мощности и напряжению семистор, например, BTA12 или ТС-122.

Изготовление плавного пуска

Схема собирается на печатной плате размерами 45 х 35 мм, плата разведена как можно компактней, чтобы её можно было встроить внутрь корпуса инструмента, который требует плавного пуска. Провода питания лучше впаять напрямую в плату, но если мощность нагрузки небольшая, то можно установить клеммники, как я и сделал. Плата выполняется методом ЛУТ, фотографии процесса представлены ниже.

Скачать печатную плату

Дорожки желательно залудить перед впаиванием деталей, так улучшиться их проводимость.

Плавный пуск болгарки на доступных деталях

Микросхему можно установить в панельку, тогда её можно будет без проблем снять с платы. Сначала запаиваются резисторы, диоды, мелкие конденсаторы, а уже впоследствии самые крупные компоненты. После завершения сборки платы её обязательно нужно проверить на правильность монтажа, прозвонить дорожки, отмыть оставшийся флюс.

Первый запуск и испытания

После того, как плата полностью готова, можно проверять её на работоспособность. Первым делом, нужно найти маломощную лампочку на 5-10 ватт и через неё включить в плату в сеть 220 вольт. Т.е. плата и лампочка подключаются в сеть последовательно, а выход OUT остаётся неподключенным. Если на плате ничего не сгорело, а лампочка не зажглась, можно включать схему напрямую в сеть. Эту же маломощную лампочку можно подключить к выходу OUT для проверки. При подключении она должна плавно набрать яркость до максимума. Если схема работает исправно, можно подключать более мощные электроприборы. При продолжительной работе семистор, возможно, будет слегка нагреваться – в этом нет ничего страшного. При наличии свободного места его не помешает установить на радиатор.

На плате в процессе работы присутствует опасное сетевое напряжение, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности. Ни в коем случае нельзя прикасаться к деталям платы, когда она подключена к сети. Перед включением убедиться, что плата надёжна закреплена и на неё не попадут металлические предметы, способные привести к короткому замыканию. Для надёжности рекомендуется залить плату лаком или эпоксидной смолой, тогда ей не будет страшна даже влага. Успешной сборки!

Видео работы плавного пуска

Аккумуляторная углошлифовальная машина Metabo W18 LTX 125 + 3.5 Ач LiHD + ЗУ ASC 55 T0333 с плавным пуском. Фото ВсеИнструменты.ру

Болгарки, не оснащенные устройством плавного пуска при запуске в работу, требуют от пользователя дополнительных усилий для устранения динамических нагрузок, возникающих из-за резкого набора оборотов шпинделя с насадкой. Работа с УШМ большой мощности, а следовательно, обладающей большей инерционной массой, имеет проблемы с безопасностью во время эксплуатации. Поэтому наличие на болгарках устройства плавного пуска связано со снижением травматической опасности. Отсутствие больших значений силы тока и, по этой причине возникающих повышенных усилий в редукторе электроинструмента, значительно увеличивает срок его эксплуатации.

Устройство, что это за элемент

Устройство плавного пуска представляет собой электронный блок, вмонтированный в электрическую часть болгарки. В промышленных образцах он выполнен в виде электронной платы, основу которой составляет специальная микросхема. Наиболее известные и популярные из них К1182, LM358.

Выходные характеристики электронного блока позволяют избежать резкого возрастания пускового тока, тем самым обеспечить плавное нарастание оборотов шпинделя до рабочих оборотов. Незначительный минус — небольшая задержка начала выполнения технологической операции.

Регулятор оборотов

УШМ Makita 9565CV с плавным пуском и регулировкой оборотов. Фото 220Вольт

Для увеличения функциональных возможностей болгарки наличие регулятора оборотов на ней является определяющим фактором. Различные материалы и технологические операции для эффективного выполнения требуют определенных режимов вращения рабочего инструмента. Так, например, древесину или пластик не стоит обрабатывать на больших оборотах из-за увеличенного количества тепла способного разрушить структуру материала. Шлифование и полирование различных поверхностей требуют подбора нужных скоростей вращения инструмента для получения качественных показателей шероховатости.

Регулятор оборотов, также как и устройство плавного пуска, представляет из себя электронный блок. Различие состоит в том, что во время плавного пуска параметры меняются автоматически с помощью микросхемы, а регулировка оборотов производится вручную. Такой электронный блок называют диммером.

Схема блока Интерскола, Лепсе и прочие, схема на тиристоре, фото

Как отмечалось ранее, основу любого устройства плавного пуска составляет специальная микросхема. На болгарках имеющих такую опцию они устанавливаются производителем. Если пользователь желает доработать болгарку с целью оснащения функцией плавного пуска можно приобрести отдельно продающийся блок. Вариант изготовления своими руками также имеет право на существование. Ниже приведена одна из схем блока плавного пуска от производителя.

Основными элементами схемы являются:

  • собственно сама микросхема на основе полупроводниковых управляющих тиристоров;
  • конденсаторов различной емкости;
  • сопротивлений влияющих на время действия управляющих сигналов;
  • силового симистора, управляемого с помощью микросхемы и ограничивающего мощность (число оборотов) на выходе.

Принцип работы схемы следующий.

  • Переменное напряжение из сети поступает на микросхему.
  • Следует отметить, что тиристоры, из которых собрана микросхема, начинают работать при определенном напряжении. Напряжение на ней формируется через конденсатор, который заряжается с некоторым запаздыванием. Требуется некоторое время, чтобы он зарядился полностью.
  • Силовой симистор также будет работать с запаздыванием, так как управляется с помощью микросхемы.
  • При переменном сетевом токе описанные выше процессы осуществляются полупериодами, которые уменьшаются, вследствие наличия остаточных напряжений на элементах схемы. Поэтому напряжение на электродвигатель болгарки будет подаваться плавно, без резкого скачка.

>Принцип работы системы

В качестве электропривода в УШМ используется коллекторный электродвигатель.

Достоинства плавного пуска УШМ

Углошлифовальная машина Bosch GWS 17-150 CI Professional 0.601.798.0R6 с плавным пуском. Фото ВсеИнструменты.ру

Болгарки с опцией плавного пуска отличаются отсутствием следующих недостатков, присутствующих у электроинструмента без наличия этой функции.

  • Щеточная коллекторная пара отличается повышенным искрением, что приводит к выгоранию ламелей коллектора.
  • По той же причине быстрее изнашиваются щетки.
  • Обмотки статора и ротора из-за повышенного значения пускового тока выходят из строя значительно чаще.
  • Общая электросеть воспринимает пусковой бросок тока возможным срабатыванием защитного предохранителя. Однако, если работа производится, например, от генератора, то он может выйти из строя.
  • Механическая часть болгарки в виде конических шестерен и опорных подшипников, испытывая повышенные нагрузки, имеет риск преждевременного выхода из строя.
  • Повышенной силы рывок при запуске болгарки (особенно большой мощности) способен вырвать ее из рук, а при некоторых обстоятельствах нанести травму.

Нужен ли плавный пуск для электроинструмента

Учитывая перечисленные выше достоинства плавного пуска болгарки напрашивается ответ — безусловно нужен. Однако, небольшие бытовые болгарки относятся к категории, где низкая цена является одним из приоритетных параметров. Поэтому далеко не всегда есть смысл оснащать их блоком пуска, увеличивающим их продажную стоимость. Такие недорогие болгарки применяются в основном для работ, где не требуется профессионального мастерства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *