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.
- После нажатия на кнопку запуска агрегата электрический ток начинает поступать, в первую очередь, на микросхему (DA1).
- 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.
- 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.
Дешевую болгарку достаточно легко модернизировать, чтоб существенно увеличить срок ее эксплуатации так что у нее не заклинит редуктор и не перегорят обмоточные провода якоря. Обычно эти проблемы свойственны при, резком пуске недорогой болгарки.
Вся модернизация состоит только в сборке простой схемы во внешнем коробе.
Прототип конструкции на рисунке ниже использовался для регулировки накала ламп, то есть для работы на чисто активную нагрузку.
Основой конструкции является микросхема К1182ПМ1Р. Она узкоспециализированная, и как это сегодня не странно звучит, отечественного производства. В случае необходимости время старта можно увеличить, поставив большую емкость конденсатора С3. Пока идет заряд этого конденсатора, электродвигатель плавно увеличивает обороты до максимума. Резистор сопротивлением 68 кОм оптимально выбран для нашей схемы. Если хотите сделать регулятор мощности, тогда нужно заменить сопротивление R1 переменным. Сопротивление в 100 кОм, и больше.
В роли отличного корпуса из изоляционного материала подойдет типовая распределительная коробка. К ней привинчивается розетка и подсоединяется кабель с вилкой, что делает эту конструкцию очень похожей на удлинитель сделанный своими руками.
Если хотите можно собрать чуть более сложную схему плавного пуска. Она является типовой для модуля XS–12. Он устанавливается в электроинструмент при заводском производстве многих фирм.
Если хотите регулировать обороты подсоединенного электродвигателя, тогда конструкция немного усложняется: т.к устанавливается подстроечный резистор, на 100 кОм, и регулировочное сопротивление на 50 кОм.
В целях экономии, можно оснастить регулятором оборотов типовую болгарку. Такой регулятор для шлифования корпусов различной радиоэлектронной аппаратуры является незаменимым инструментом в арсенале радиолюбителя.
Сопряжен с высокими динамическими нагрузками. За счет массы рабочего диска, в начале вращения на ось редуктора действуют силы инерции. Это влечет за собой некоторые негативные моменты:
- Нагрузки на ось при резком старте создают инерционный рывок, который при большом диаметре и массе диска может вырвать электроинструмент из рук;
- При резкой подаче рабочего напряжения на двигатель, возникает перегрузка по току, которая проходит после набора номинальных оборотов;
- Большой крутящий момент при резком наборе оборотов преждевременно изнашивает шестерни редуктора УШМ;
- Перегрузки, которые воспринимает рабочий диск, могут разрушить его при запуске двигателя.
ВАЖНО! При запуске болгарки, всегда держите инструмент обеими руками, и будьте готовы к его удержанию. В противном случае можно получить травму. Данное предупреждение особенно актуально для тяжелых алмазных или стальных дисков.
В результате чего изнашиваются щетки и перегреваются обе обмотки электромотора. При постоянном включении и выключении электроинструмента, перегрев может оплавить изоляцию обмоток и привести к короткому замыканию, с последующим дорогостоящим ремонтом.
В некоторых случаях возможно отламывание зубьев и заклинивание редуктора.
Поэтому наличие защитного кожуха обязательно.
ВАЖНО! Во время запуска болгарки, открытый сектор кожуха должен быть направлен в сторону, противоположную от оператора.
Чтобы лучше понять механику работы, рассмотрим устройство болгарки на чертеже. Хорошо видны все элементы, испытывающие перегрузку при резком старте.
Схематический чертеж расположение рабочих органов и систем управления в болгарке
Для уменьшения пагубных воздействий резкого пуска, производители выпускают болгарки с регулировкой оборотов и плавным пуском.
Регулировка оборотов находится на рукоятке инструмента
Но таким приспособлением оснащаются лишь модели средней и высокой ценовой категории. Многие домашние мастера приобретают УШМ без регулятора и замедления пусковых оборотов. Особенно это касается мощных экземпляров с диаметром отрезного диска более 200 мм. Такую болгарку мало того что тяжело удержать в руках во время запуска, износ механики и электрической части происходит гораздо быстрее.
Выход один – установить плавный пуск болгарки самостоятельно. Существуют готовые заводские устройства с регулятором оборотов и замедлением старта двигателя при запуске.
Готовое устройство для регулировки плавного пуска
Такие блоки устанавливаются внутрь корпуса, при наличии свободного места. Однако, большинство пользователей УШМ предпочитают изготавливать схему для плавного пуска болгарки самостоятельно, и подключать ее в разрыв питающего кабеля.
Как изготовить схему плавного пуска угловой шлифовальной машины своими руками
Популярная схема реализуется на основе управляющей микросхемы фазового регулирования КР118ПМ1, а силовая часть выполнена на симисторах. Такое устройство достаточно просто монтируется, не требует дополнительной настройки после сборки, а стало быть, изготовить ее может мастер без специализированного образования, достаточно уметь держать в руках паяльник.
Электрическая схема регулировки плавного пуска для болгарки
Предложенный блок можно подключить к любому электроинструменту, рассчитанному на переменное напряжение 220 вольт. Отдельный вынос кнопки питания не требуется, доработанный электроинструмент включается штатной клавишей. Схему можно установить как внутрь корпуса болгарки, таки и в разрыв питающего кабеля в отдельном корпусе.
Наиболее практичным является подключение блока плавного пуска к розетке, от которой запитывается электроинструмент. На вход (разъем ХР1) подается питание от сети 220 вольт. К выходу (разъем XS1) подключается расходная розетка, в которую втыкается вилка УШМ.
При замыкании клавиши пуска болгарки, по общей цепи питания подается напряжение на микросхему DA1. На управляющем конденсаторе происходит плавное нарастание напряжения. По мере заряда оно достигает рабочей величины. За счет этого тиристоры в составе микросхемы открываются не сразу, а с задержкой, время которой определяется зарядом конденсатора. Симистор VS1, управляемый тиристорами, открывается с такой же паузой.
Посмотрите видео с подробным разъяснением как сделать и какую схему применить
В каждом полупериоде переменного напряжения, задержка уменьшается в арифметической прогрессии, в результате чего напряжение на входе в электроинструмент плавно возрастает. Этот эффект и определяет плавность запуска двигателя болгарки. Следовательно обороты диска возрастают постепенно, и вал редуктора не испытывает инерционного шока.
Время набора оборотов до рабочего значения определяется емкостью конденсатора С2. Величина 47 мкФ обеспечивает плавный пуск за 2 секунды. При такой задержке нет особого дискомфорта для начала работы с инструментом, и в то же время сам электроинструмент не подвергается избыточным нагрузкам от резкого старта.
После выключения УШМ, конденсатор С2 разряжается сопротивлением резистора R1. При номинале 68 кОм время разряда составляет 3 секунды. После чего устройство плавного пуска готово к новому циклу запуска болгарки.
При небольшой доработке, схему можно модернизировать до регулятора оборотов двигателя. Для этого резистор R1 заменяется на переменный. Регулируя сопротивление, мы контролируем мощность двигателя, меняя его обороты.
Таким образом, в одном корпусе можно выполнить регулятор оборотов двигателя и устройство плавного пуска электроинструмента.
Остальные детали схемы работают следующим образом:
- Резистор R2 контролирует величину силы тока, протекающую через управляющий вход симистора VS1;
- Конденсаторы С1 и С2 являются компонентами управления микросхемой КР118ПМ1, используемыми в типовой схеме включения.
Для простоты и компактности монтажа, резисторы и конденсаторы припаиваются прямо к ножкам микросхемы.
Симистор VS1 может быть любым, со следующими характеристиками: максимальное напряжение до 400 вольт, минимальный пропускной ток 25 ампер. Величина тока зависит от мощности угловой шлифовальной машины.
По причине плавного пуска болгарки, ток не будет превышать номинального рабочего значения для выбранного электроинструмента. Для экстренных случаев, например, заклинивания диска УШМ – необходим запас по току. Поэтому значение номинальной величины в амперах следует увеличить вдвое.
Номиналы радиодеталей, использованных в предлагаемой электросхеме – испытаны на УШМ мощностью 2 кВт. Запас по мощности имеется до 5 кВт, это связано с особенностью работы микросхемы КР118ПМ1.
Схема рабочая, многократно исполненная домашними мастерами.
Выбирая болгарку, человек задумывается о продолжительной службе инструмента. Считается: чем дороже инструмент, тем дольше он прослужит. Но иногда средств на дорогую покупку не хватает и приходится приобретать недорогую модель. В недорогих моделях болгарок отсутствует регулятор набора оборотов. Другие устройства, например, дрель, шуруповерт и перфоратор имеют регулятор набора скорости. А у углошлифовальной машины присутствует только кнопка включения. Тем самым болгарка быстрее ломается, потому что под действием резкого пуска из строя выходят редуктор и обмоточные провода якоря.
Возможны следующие ситуации:
- Действие высокой нагрузки на ось редуктора вызывает инерционный скачок, приводящий в отдельных случаях к выпадению инструмента из рук.
- Величина крутящего момента в период пуска способствует изнашиванию шестерен редуктора.
- Разрушение круга при перегрузке.
Можно произвести модернизацию инструмента и получить в итоге болгарку с плавным пуском. Модернизацию по силам сделать самому. Плавный пуск для болгарки своими руками изготавливается двумя способами. Первый способ подразумевает покупку готового приспособления, у которого в наличии уже есть регулятор скорости и замедление начала работы двигателя в момент запуска. Это приспособление помещается внутрь устройства. Второй способ заключается в изготовке схемы, которая сделает пуск плавнее. Если происходит обрыв питающего шнура, схема подключается в обрыв.
План изготовки схемы
Схема плавного пуска болгарки предполагает использование известной микросхемы КР118ПМ1 для фазовой регулировки. В конструкции присутствуют семисторы. Умножение рабочей частоты достигается посредством установки резисторов, пропускающих ток в одном направлении. Преимуществом этой схемы является простота и отсутствие специальной наладки после сборки. Таким методом может воспользоваться любой человек, не имеющий специальных навыков, но работающий с паяльником.
Основные принципы разработки схемы:
- При выборе конденсатора С3 время разгона можно повысить;
- Установленный резистор R1 с сопротивлением 68 кОм не требует замены на переменное сопротивление, так как обеспечивает ровный пуск моделей различной силы (0,6–1,5 кВт);
- При желании оснащения регулятором мощности резистор R1 заменяется переменным сопротивлением. Величина более 100 кОм не способствует снижению напряжения на выходе. Выключения угловой шлифмашины происходят при замыкании ножек микросхемы;
- При употреблении семистора вида ТС-122-25 происходит плавный запуск моделей мощностью 0,6–2,7 кВт. А также в этом случае имеется запас по мощности при заклинивании. Для моделей до 1500 Вт будут достаточны менее мощные семисторы (ВТ139 и Вт140).
Процесс работы схемы
Когда происходит замыкание кнопок пуска, ток поступает на микросхему. Напряжение на главном конденсаторе начинает возрастать. Оно доходит до рабочего значения по мере заряда. В зависимости от заряда конденсатора происходит открытие тиристоров. Открытие семистора VS1 осуществляется также с промедлением. Отдельный полупериод переменного напряжения характеризуется уменьшением задержки. В итоге на входе напряжение в инструмент повышается плавно. На основе этого запуск двигателя получается плавным. В итоге обороты наращиваются не быстро и инерционных скачков на редуктор не поступает.
Установленный конденсатор С2 способствует пуску в течение 2 сек. Этого времени хватает для начала функционирования, а быстрый старт не повышает нагрузку. Выключение инструмента приводит к разрядке конденсатора С2 посредством сопротивления R1. При емкости 68 кОм период рязрядки длится 3 сек. После этого можно вновь запускать устройство.
Значение силы тока, движущегося через вход семистора VS1, регулирует резистор R2. Конденсатор С1 считается деталью управления микросхемы. Резисторы и конденсаторы крепятся к ножкам микросхемы путем припаивания.
Подключение функции плавного пуска
Эта микросхема сопоставима с любым устройством, которое предусматривает напряжение 220 В. На разъем ХР1 подается энергопитание.
Собранная схема помещается в пластиковый контейнер. В качестве него подойдет распределительная коробка. К блоку присоединяется розетка и провод с вилкой. Приспособление напоминает удлинитель. В розетку входит вилка угловой шлифмашины. Проверка работоспособности осуществляется при помощи тестера. Сначала определяется отрицательное сопротивление.
Усложненный метод сбора
Если имеются определенные навыки или опыт, то можно сделать усложненную схему ровного запуска. Она служит типовой схемой для модуля XS-12. Эта схема установлена во многих моделях электроинструмента, еще на заводе-изготовителе. При желании производить регулировку оборотов нужно установить подстроечный и регулировочный резистор емкостью 100 кОм и 50 кОм соответственно. Но существует и другой способ – поместить переменное напряжение 470 кОм посередине участка резистор-диод. Емкость резистора 47 кОм.
Питание микросхемы происходит от напряжения 5–35 В. Вспомогательный полупроводниковый диод DZ не требуется, так как цепь питания выдает не более 25 В. Одновременно с конденсатором С2 рекомендуется присоединить резистор на 1 Мом.
Следует помнить, что при включении подсоединенного к схеме инструмента нужно исключить нагрузку. В противном случае мягкий пуск может сгореть. Для начала нужно подождать достижения полной раскрутки, а потом начинать работу.
Чтобы продлить срок эксплуатации угловой шлифмашины, иногда не нужно тратиться на дорогую модель. Достаточно будет разработать плавный пуск болгарки своими руками. Тогда ваш инструмент будет обладать надежностью и долгим сроком службы. Тем более приведенная схема многократно использовалась многими умельцами.
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.
- Изюминкой устройства плавного пуска, принципиальную схему которого вы видите, является микросхема К1182ПМ1Р. Эта микросхема узкоспециализированная, отечественного производства.
- Время разгона можно увеличить, выбрав конденсатор С3 большей емкости. Во время заряжания этого конденсатора, электродвигатель набирает обороты до максимума.
- 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.
- 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.
- 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