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.
Устройство плавного пуска коллекторного электродвигателя, описанное в , сложно по схеме, в нем имеется несколько прецизионных резисторов и оно требует кропотливого налаживания. 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 VSI 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...З сек. 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 СЗ - 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 МЗ. Этим винтом узел закреплен на теплоотводе симистора VS1 площадью 100 см". 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 nкВт. 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. Автор подключал к изготовленному устройству даже электробритву "Харьков".

К. Мороз, г. Надым, ЯНАО

ЛИТЕРАТУРА
1. Бирюков С. Автомат плавного пуска коллекторных электродвигателей - Радио 1997, N* 8. с 40 42
2. Немич А. Микросхема КР1182ПМ1 - фазовый регулятор мощности - Радио 1999, N» 7, с. 44-46.

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 напряжении

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.

В связи с особенностями конструкции, старт угловой шлифовальной 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:

1. Нагрузки на ось при резком старте создают инерционный рывок, который при большом диаметре и массе диска может вырвать электроинструмент из рук;

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.

2. При резкой подаче рабочего напряжения на двигатель, возникает перегрузка по току, которая проходит после набора номинальных оборотов;

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.

3. Большой крутящий момент при резком наборе оборотов преждевременно изнашивает шестерни редуктора УШМ;

В некоторых случаях возможно отламывание зубьев и заклинивание редуктора.

4. Перегрузки, которые воспринимает рабочий диск, могут разрушить его при запуске двигателя.

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.

Плавный пуск для болгарки своими руками

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.

Если добавить в силовую часть схемы VS1 типа ТС-122-25, можно плавно запускать практически любую болгарку, мощностью от 600 до 2700 Вт. Для подключения электроинструмента мощностью до 1500 Вт, вполне хватит симисторов BT139, BT140. Симистор в рассматриваемой схеме полностью не отпирается, он отрезает около 15В сетевого напряжения, но это падение не сказывается на работе электроинструмента. Но при сильном нагреве последнего, обороты подключенного устройства существенно падают. Поэтому рекомендована установка симистора на радиатор.

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.