Регулятор скорости и плавный пуск на болгарку своими руками. Плавный пуск для болгарки своими руками – экономия ваших средств и защита электроинструмента Как сделать болгарку напрямую без плавного пуска

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.

Схема для плавного пуска

Случающиеся иногда отказы ручного электроинструмента - шлифовальных машин, электрических дрелей и лобзиков - зачастую бывают связаны с их большим пусковым током и значительными динамическими нагрузками на детали редукторов, возникающими при резком пуске двигателя.

Применив микросхему фазового регулятора КР1182ПМ1 , удалось изготовить значительно более простое устройство аналогичного назначения, не требующее налаживания. К нему можно без всякой доработки подключать любой ручной электроинструмент, питающийся от однофазной сети 220 В, 50 Гц.

Пуск и остановка двигателя производятся выключателем электроинструмента, причем в его выключенном состоянии устройство ток не потребляет и может неограниченное время оставаться подключенным к сети.

Схема предлагаемого устройства изображена на рисунке. Вилку ХР1 включают в сетевую розетку, а в розетку XS1 вставляют сетевую вилку электроинструмента. Можно установить и соединить параллельно несколько розеток для инструментов, работающих поочередно.

При замыкании цепи двигателя электроинструмента его собственным выключателем на фазовый регулятор DA1 поступает напряжение. Начинается зарядка конденсатора С2, напряжение на нем постепенно увеличивается. В результате задержка включения внутренних тиристоров регулятора, а с ними и симистора VS1 в каждом последующем полупериоде сетевого напряжения уменьшается, что приводит к плавному нарастанию протекающего через двигатель тока и, как следствие, увеличению его оборотов.

При указанной на схеме емкости конденсатора С2 разгон электродвигателя до максимальных оборотов занимает 2…2,5 с, что практически не создает задержки в работе, но полностью исключает тепловые и динамические удары в механизме инструмента.

После выключения двигателя конденсатор С2 разряжается через резистор R1, и через 2…3 с все готово к повторному запуску. Заменив постоянный резистор R1 переменным, можно плавно регулировать отдаваемую в нагрузку мощность. Она снижается с уменьшением сопротивления.

Резистор R2 ограничивает ток управляющего электрода симистора, а конденсаторы С1 и С3 - элементы типовой схемы включения фазового регулятора DA1.

Все резисторы и конденсаторы припаяны непосредственно к выводам микросхемы DA1. Вместе с ними она помещена в алюминиевый корпус от стартера люминесцентной лампы и залита эпоксидным компаундом. Наружу выведены лишь два провода, подключаемые к выводам симистора.

Перед заливкой в нижней части корпуса просверлено отверстие, в которое вставлен резьбой наружу винт М3. Этим винтом узел закреплен на теплоотводе симистора VS1 площадью 100 см 2 . Такая конструкция показала себя достаточно надежной при эксплуатации в условиях повышенной влажности и запыленности.

Какого-либо налаживания устройство не требует. Симистор можно использовать любой, класса по напряжению не менее 4 (то есть с максимальным рабочим напряжением не менее 400 В) и с максимальным током 25…50 А. Благодаря плавному старту двигателя пусковой ток не превышает номинального. Запас необходим лишь на случай заклинивания инструмента.

Устройство испытано с электроинструментами мощностью до 2,2 кВт. Так как регулятор DA1 обеспечивает протекание тока в цепи управляющего электрода симистора VS1 в течение всей активной части полупериода, нет ограничения на минимальную мощность нагрузки.

Как известно, пусковой ток электро двигателя может в несколько раз превышать номинальный, и если двигатель мощный, его включение вызывает провал напряжения в питающей сети, что может стать причиной сбоя в работе чувствительных к таким провалам устройств.
Сказанное в полной мере относится и к электроинструментам, основой которых являются электродвигатели. Характерный пусковой рывок при включении мощного ручного электроинструмента (он как бы "пытается вырваться" из рук) может при неумелом пользовании привести к травме.

Кроме того, пусковые режимы вызывают повышенный износ его механических узлов. Избежать этих негативных последствий можно, реализовав так называемый плавный пуск электродвигателя, при котором его частота вращения увеличивается от нуля до номинальной в течение нескольких секунд.
Именно эту задачу решает предлагаемое вниманию читателей устройство. Его прототипом послужил электронный блок, применяемый в ручном электроинструменте некоторых фирм. В качестве дополнительной функции предусмотрено плавное ручное регулирование частоты вращения.
Устройство может быть использовано в электроинструменте с напряжением питания 220 В и потребляемым током до 16 А. На практике лучше ограничиться нагрузкой мощностью не более 2,5 кВт.
Описанное устройство встроено автором в угловую шлифовальную машину фирмы Sparky мощностью 2,1 кВт. Фото смонтированного устройства в ее корпусе представлено на рис. 5.

Недостатком небольших дешевых болгарок является отсутствие плавного пуска и регулировки оборотов. Каждый, кто включал мощный электроприбор в сеть, замечал как в этот момент падает яркость сетевого освещения. Это происходит из-за того, что мощные электроприборы в момент запуска потребляют огромный ток, соответственно, проседает напряжение в сети. Сам инструмент может выйти из строя, особенно китайский с ненадежными обмотками.

Система мягкого пуска защитит и сеть, и инструмент. Также не будет сильной отдачи (толчка) в момент включения. А регулятор оборотов позволит долго работать без перегрузки инструмента.

Представленная схема срисована с промышленного образца, устанавливаемая на дорогие приборы. 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.

Многие электроинструменты выходят из строя из-за износа мотора. У современных моделей болгарок имеется устройство плавного пуска. За счет него они способы долго проработать. Принцип работы элемента строится на изменении рабочей частоты. Для того чтобы более подробно узнать об устройстве пуска, стоит рассмотреть схему стандартной модели.

Устройство плавного пуска

Стандартная схема плавного пуска болгарки состоит из симистора, блока выпрямления и набора конденсаторов. Для увеличения рабочей частоты используются резисторы, которые пропускают ток в одном направлении. Защита пускателя осуществляется благодаря компактному фильтру. у моделей поддерживается невысокое. Однако в данном случае многое зависит от предельной мощности мотора, который установлен в болгарке.

Как подключать модель?

Подключение плавного пуска болгарки осуществляется через переходник. Входные его контакты соединяются с блоком выпрямителя. При этом важно определить нулевую фазу в устройстве. Для закрепления контактов потребуется Проверить работоспособность пускателя можно через тестер. В первую очередь определяется отрицательное сопротивление. При установке пускателя важно помнить о пороговом напряжении, которое выдерживает устройство.

Схема устройства для болгарки с симистором на 10 А

Схема плавного пуска болгарки, своими руками изготовленного, предполагает применение контактных резисторов. Коэффициент полярности у модификаций, как правило, не превышает 55 %. Многие модели производятся с блокираторами. За защиту устройства отвечает проводной фильтр. Для пропускания тока используются трансиверы низкой частоты. Процесс понижения порогового напряжения осуществляется на транзисторе. Симистор в данном случае выступает стабилизатором. При подключении модели выходное сопротивление при перегрузке 10 А должно составлять около 55 Ом. Обкладки для пускателей подходят на полупроводниковой основе. В некоторых случаях устанавливаются магнитные трансиверы. Они хорошо справляются с малыми оборотами и могут поддерживать номинальную частоту.

Модель для болгарок с симистором на 15 А

Плавный пуск для болгарки с симисторами на 15 А является универсальным и часто встречается у моделей невысокой мощности. Отличие устройств заключается в низкой проводимости. Схема (устройство) плавного пуска болгарки предполагает применение трансиверов контактного типа, которые работают при частоте 40 Гц. У многих моделей используются компараторы. Данные элементы устанавливаются с фильтрами. Номинальное напряжение у пускателей стартует от 200 В.

Пускатели для болгарок с симистором на 20 А

Устройства с симисторами на 20 А подходят для профессиональных болгарок. У многих моделей применяются контакторные резисторы. В первую очередь они способны работать при высокой частоте. Максимальная температура пускателей равняется 55 градусам. У большинства моделей хорошо защищен корпус. Стандартная схема устройства предполагает применение трех контакторов емкостью от 30 пФ. Эксперты говорят о том, что устройства выделяются своей проводимостью.

Минимальная частота у пускателей составляет 35 Гц. Работать они способны в сети постоянного тока. Подключение модификаций осуществляется через переходники. Для моторов на 200 Вт хорошо подходят такие устройства. Фильтры довольно часто устанавливаются с триодами. Показатель чувствительности у них равняется не более 300 мВ. Довольно часто встречаются проводные компараторы с системой защиты. Если рассматривать импортные модели, то у них имеется интегральный преобразователь, который устанавливается с изоляторами. Проводимость тока обеспечивается на отметке 5 мк. При сопротивлении 40 Ом модель способна стабильно поддерживать большие обороты.

Модели на болгарку 600 Вт

Для болгарок на 600 Вт применяются пускатели с контактными симисторами, у которых перегрузка не превышает 10 А. Также стоит отметить, что есть много устройств с обкладками. Они выделяются защищенностью и не боятся повышенной температуры. Минимальная частота для болгарок на 600 Вт равняется 30 Гц. При этом сопротивление зависит от установленного триода. Если он применяется линейного типа, то вышеуказанный параметр не превышает 50 Ом.

Если говорить про дуплексные триоды, то сопротивление при высоких оборотах может доходить до 80 Ом. Очень редко у моделей встречаются стабилизаторы, которые работают от компараторов. Чаще всего они крепятся сразу на модули. Некоторые модификации делаются с проводными транзисторами. У них минимальная частота стартует от 5 Гц. Они боятся перегрузок, но способны поддерживать большие обороты при

Устройства для болгарок на 800 Вт

Болгарки на 800 Вт работают с пускателями низкой частоты. Симисторы довольно часто применяются на 15 А. Если говорить про схему моделей, то стоит отметить, что у них используются расширительные транзисторы, у которых пропускная способность тока стартует от 45 мк. Конденсаторы используются с фильтрами и без них, а емкость у элементов равняется не более 3 пФ. Также стоит отметить, что пускатели отличаются по чувствительности.

Если рассматривать профессиональные болгарки, то для них подходят модификации на 400 мВ. При этом проводимость тока может быть низкой. Также существуют устройства с переменными транзисторами. Они быстро прогреваются, но не способны поддерживать большие обороты болгарки, а проводимость тока у них составляет около 4 мк. Если говорить про другие параметры, то номинальное напряжение стартует от 230 В. Минимальная частота у моделей с широкополосными симисторами составляет 55 Гц.

Пускатели для болгарок 1000 Вт

Пускатели для данных болгарок производятся на симисторах с перегрузкой 20 А. Стандартная схема устройства включает в себя триод, обкладку стабилизатора и три транзистора. Блок выпрямителя чаще всего устанавливается на проводной основе. Конденсаторы могут использоваться как с фильтром, так и без него. Минимальная частота обычной модели равняется 30 ГЦ. При сопротивлении 40 Ом пускатели способны поддерживать большие перегрузки. Однако могут возникнуть проблемы при низких оборотах болгарки.

Как сделать пускатель с симистора ТС-122-25?

Сделать с симистором ТС-122-25 плавный пуск для болгарки своими руками довольно просто. В первую очередь рекомендуется заготовить контакторный резистор. Конденсаторы потребуются однополюсного типа. Всего в пускатель устанавливаются три элемента. Емкость одного конденсатора не должна превышать 5 пФ. Для повышения рабочей частоты припаивается контактор на обкладке. Некоторые эксперты говорят о том, что повысить проводимость можно благодаря фильтрам.

Блок выпрямителя используется с проводимостью от 50 мк. Он способен выдерживать большие перегрузки и сможет обеспечивать высокие обороты. Далее, чтобы собрать плавный пуск на болгарку своими руками, устанавливается тиристор. В конце работы модель подключается через переходник.

Сборка модели с симисторами серии VS1

Собрать на симисторе VS1 плавный пуск для болгарки своими руками можно при помощи нескольких блоков выпрямителя. Конденсаторы для устройства подходят линейного типа с емкостью от 40 пФ. Начинать сборку модификации стоит с пайки резисторов. Конденсаторы устанавливаются в последовательном порядке между изоляторами. Номинальное напряжение у качественного пускателя равняется 200 В.

Далее, чтобы сделать плавный пуск для болгарки своими руками, берется заготовленный симистор и припаивается в начале цепи. Минимальная рабочая частота у него должна составлять 30 Гц. При этом тестер обязан показывать значение 50 Ом. Если возникают проблемы с перегревом конденсаторов, то нужно использовать дипольные фильтры.

Модель для болгарок с регулятором КР1182ПМ1

Чтобы собрать с регулятором КР1182ПМ1 плавный пуск для болгарки своими руками, берется контактный тиристор и блок выпрямителя. Триод целесообразнее применять на два фильтра. Также стоит отметить, что для сборки пускателя потребуется три конденсатора с емкостью не менее 40 пФ.

Показатель чувствительности у элементов обязан составлять 300 мВ. Эксперты говорят о том, что симистор можно устанавливать за обкладкой. Также надо помнить, что пороговое напряжение не должно опускаться ниже 200 В. В противном случае модель не сможет работать при пониженных оборотах болгарки.