Устройство плавного пуска для электроинструмента – 2 способа плавного пуска электроинструмента с обычной розетки

Содержание

схема, устройство, электродвигателя, на симисторе

Владельцы ручного электроинструмента, как любители так и профессионалы, часто сталкиваются с его поломками. Не всегда это происходит по вине пользователя. Есть особенности, из-за которых это происходит вне зависимости от внешних факторов. Это зависит от технического совершенства изделия, его цены и области применения. Значительной части неисправностей можно избежать даже при использовании недорогих электроинструментов, если выполнить их несложную доработку, например, сделать плавный пуск.

Особенности и срок службы

В ручных электроинструментах, таких как: болгарка(ушм), циркулярная пила, шуруповерт, дрель — используют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением.

Они могут работать на постоянном и на переменном токе.

Для их запитки в большинстве случаев используется обычная электросеть 230 В 50 Гц. Раньше для профессионального инструмента использовалась сеть 380 В. Теперь, с ростом мощности потребителей в однофазных сетях (офисы и жилой сектор), появились и профессиональные электроинструменты на 220 В.

Коллекторные двигатели имеют большой крутящий и пусковой моменты, компактны, легко изготавливаются на повышенное напряжение. Крутящий момент здесь является решающим. При невысокой массе машины он как раз подходит для ручного электроинструмента. Но у таких электромоторов имеются недостатки и слабые места. Одно из таких слабых мест – щеточный узел.

Щетки из прессованного графита с наполнителями трутся о медные пластины коллектора и подвергаются механическому износу и электроэрозии. Это приводит к увеличению искрения и повышает пожарную и взрывоопасность электроинструмента. Попадание минеральной пыли внутрь ускоряет износ. Хотя вентиляторы, предусмотренные конструкцией, выдувают воздух наружу, пыль и цемент могут легко попадать внутрь. Во время простоя, если инструмент неудачно положили, пыль легко попадает внутрь. На практике это постоянное явление.

Щетки электродвигателя из прессованного графита

Еще один недостаток электроинструмента – частые поломки редуктора. Это происходит как раз из-за большого пускового момента. Достоинство оборачивается недостатком. С поломкой редуктора приходится менять инструмент, ремонту они, обычно, не подлежат. К сожалению, промышленность, в стремлении снизить себестоимость продукции делает это за счет качества. Хочешь пользоваться хорошим электроинструментом – плати немалые деньги.

С последним недостатком как раз можно эффективно бороться плавным пуском. Многие производители делают это, но не всегда уделяют этому достаточно внимания. Хорошие регуляторы оборотов есть не у всех инструментов.

Плавный пуск – для чего это нужно

Для снижения непомерной нагрузки на механику электроинструмента при пуске, могут быть приняты меры со стороны электропитания. Вместо подачи на электродвигатель полного напряжения от источника (электросети), можно подавать пониженное напряжение, с помощью плавного пуска. Но где его взять? Речь идет о массовом применении. В отдельных случаях специалисты и умельцы могли решать эту задачу, но большинству рядовых потребителей это было недоступно.

Существует три способа ограничить пусковой момент электроинструмента и добиться плавного старта:

  1. Применение реостатов;
  2. Применение трансформаторов;
  3. Применение полупроводниковых ключей.

Первый способ применялся еще очень давно, но он не экономичен и неудобен.

Его можно применять и на постоянном, и на переменном токе.

Значительная часть мощности теряется на нагрев сопротивления реостата. Если задача ограничивается только плавным пуском, то это вполне терпимо. Если таким способом регулировать рабочую скорость электродвигателя, то это лишний нагрев окружающий среды и расход электроэнергии. В любом случае устройство оказывается громоздким.

Второй способ намного лучше и экономичнее. Подходит только для переменного тока. Он также может повысить электробезопасность при работе с электроинструментом. Недостаток в том, что классические трансформаторы теперь очень недешевы. Даже при самостоятельном изготовлении, так как в них уходит много дорогой меди. Устройство получается также достаточно большим и тяжелым.

Трансформатор

Третий способ плавного пуска самый современный и дешевый. Он опирается на массовое применение полупроводников. В свое время, в исследования и наладку промышленного производства полупроводниковых приборов были вложены огромные средства. Но дешевизна материалов, из которых их производят, и массовость выпуска уже успели все окупить. Благодаря невысокой себестоимости такие приборы доступны всем.

Главная особенность полупроводниковых ключей – нет механических контактов и работают они с огромной скоростью (частотой переключения). Переключаемые ими токи могут достигать больших величин, при больших напряжениях в отключенном состоянии. При этом, такие приборы практически не греются и не потребляют лишней энергии, как реостаты и отлично подходят для современных электроинструментов.

Виды полупроводниковых ключей

Тиристоры и симисторы

Сопротивление разомкнутого ключа достигает миллионов Ом, ток через него практически не протекает.

Сопротивление замкнутого ключа лежит в пределах единиц и десятых долей Ома.

Хотя при этом может протекать значительный ток, на ключе падает слишком малое напряжение, чтобы на нем выделялось, по закону Джоуля-Ленца, большое тепло. В обеих случаях он остается практически холодным.

Это относится к любому из типов силовых ключей, каковых существует три:

  • Тиристоры и симисторы;
  • Полевые транзисторы MOSFET;
  • Транзисторы IGBT.

Исторически первыми появились тиристоры. С их помощью регулировали мощность в цепях переменного тока, управляя фазой отпирания прибора.

С помощью регулировки фазы управляющего напряжения (длительность t1) можно влиять на момент отпирания симистора в каждом полупериоде (t3) и таким образом, на долю энергии, попадающей в нагрузку и соответственно на электродвигатель.

С появлением мощных полевых транзисторов с изолированным МОП-затвором (металл-окисел-полупроводник, или на английском Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) током в цепи стали управлять, изменяя ширину открывающих импульсов. Этот метод очень эффективен в цепях с постоянным током, для чего его сначала выпрямляют, и применяется в сварочных инверторах, частотных преобразователях и т.д.

Для наиболее мощных электроинструментов применяют IGBT – биполярные транзисторы с изолированным затвором. Это комбинация полевого транзистора с биполярным.

Для регулирования электродвигателя в настоящее время применяют уже устоявшееся, давно применяемое решение на симисторах. Более продвинутые решения пока не очень распространены.

Как изготовить плавный пуск самостоятельно

Благодаря простоте схемы устройство плавного пуска электродвигателя на симисторе собрать несложно. Оно изготавливается из доступных деталей. Лучше всего делать его на печатной плате, так ничего не будет болтаться и замыкать. Симистор нужно закрепить на теплоотводящем радиаторе, изготовленном из алюминия. Лучше, если это будет заводской радиатор, рассчитанный на мощность 10-30 Вт. Тогда он подойдет для электроинструмента мощностью 1000-1200 Вт.

Расчет радиатора очень просто подсчитать по току. На симисторе падает около 1.5-2 вольт напряжения, когда он открыт. Ток получаем делением мощности на сетевое напряжение. Например, электроинструмент с номинальной мощностью 1200 Вт: 1200/220 = 5.45 ампер. Умножим на 2, получаем 11 Вт.

Обычно в продажном электроинструменте схема ограничения мощности упрятана где-то в рукоятке или корпусе болгарки или дрели. Там нет возможности разместить нормальный радиатор. При частом пуске она перегревается и свои функции не выполняет. Только хороший профессиональный электроинструмент имеет нормальное устройство для ограничения пускового момента и регулировки оборотов.

ПРИМЕЧАНИЕ: Модуль плавного пуска для электроинструмента лучше всего изготавливать в коробке с розеткой. Не стоит брать слишком маленькие розеточные коробки. Там сложно разместить нормальный радиатор для симистора. Без радиатора от устройства не будет практической пользы! При сборке радиатора с прибором необходимо обеспечить чистоту сопрягаемых поверхностей и тонкий слой теплопроводящей пасты (КТП-8 или импортный аналог).

Радиатор нужно закрепить на той же плате, на которой собраны остальные детали. Плата помещается в коробку подходящих размеров и достаточно прочную. Такие коробки можно купить в электротоварах или изготовить из листового пластика. Может подойти чистая пустая банка из-под клея, краски с завинчивающейся или плотно закрывающейся крышкой. Она должна быть прочной и небьющейся.

Розетка, вмонтированная в устройство, должна быть рассчитана на номинальный ток используемого электродвигателя. Аналогичная история и с сетевым шнуром.

ВАЖНО! Если электроинструмент снабжен регулятором оборотов, его ручка должна быть надежно изолирована. Устройство находится под напряжением сети и может оказаться источником поражения током в случае плохой изоляции.

Печатную плату после монтажа полезно покрыть нитролаком для защиты от влаги. Принципиальная схема и разбор ее работы в следующем разделе.

Плавный пуск на микросхеме КР1182ПМ1

Это микросхема для электроинструментов российского производства, которая выпускается ЗАО “НТЦ СИТ” (г. Брянск). Ее можно приобрести в розницу во многих интернет-магазинах. Также новое название К1182МП1Р.

Микросхема может использоваться без внешнего симистора при работе электродвигателя на нагрузку до 150 Вт. Это слишком мало для электроинструмента, но можно задействовать более мощный симистор, что увеличит мощность регулирования до 1-1.5 кВт. Схема с ее использованием показана ниже:

Внутри чипа находится усилитель управляющего сигнала. Этот сигнал формируется на выводах 3 и 6 микросхемы. Фаза отпирания симистора пропорциональна напряжению между выводами 3 и 6, которое может изменяться в пределах от 0 до 6 В. При нуле нагрузка отключена. При включении конденсатор фактически накоротко замыкает управляющую цепь. Но он довольно быстро заряжается и это формирует плавность разгона.

Резистор R1 позволяет быстрее разряжаться конденсатору C1 для уменьшения пауз между включениями. При полном напряжении нагрузка работает с мощностью, близкой к номинальной. Это напряжение создается самой микросхемой, а внешняя цепь только “закорачивает” его с целью повлиять на фазу отключения симистора в каждом полупериоде сетевого напряжения.

Выключатель S1 может быть применен вместо выключателя, работающего в разрыве сетевой цепи. Только он работает наоборот, при размыкании электродвигатель запускается, а при замыкании отключается. Ток в цепи этого выключателя очень мал и можно использовать любой микровыключатель. Тем не менее, должен быть способ быстро отключить электроинструмент в любом случае! То есть, без аварийного сетевого выключателя не обойтись.

Использование переменного резистора на месте R1 позволит более-менее плавно регулировать обороты электродвигателя. Такая функция, дополнительно к плавному пуску, может быть очень полезной при работе с различными материалами, требующими своей скорости обработки.

Обычно время плавного пуска инструмента можно ограничить в пределах 0.3 — 0.5 сек. Это обеспечивает значительное повышение срока службы устройства. Если электроинструмент мощный и оборотистый, его может неожиданно вырвать из рук работника со всеми неприятными последствиями. В таких случаях нужен еще более плавный пуск. Выбрать подходящую задержку для разгона можно с помощью графика, показанного ниже:

 

Эти данные были получены в программе ngspice на основе характеристик, взятых из документации производителя. Кроме того, они были проверены на практике, с угловой шлифовальной машиной 1500 Вт и показали хорошее совпадение.

Симистор VS1 можно брать типа BT139-600 (Philips), ТС106-10-6 (Россия, СЗТП), BTB10-600BWRG (ST Microelectronics) или другой аналогичный. Конденсаторы типа К50-35 на рабочее напряжение 50 В, емкостью 1 мФ (C2,3) и 5-100 мФ для C1. Резистор R2 типа МЛТ-0.5. Также в схеме желательно использовать предохранитель с номинальным током, который на 15-20% превышает номинальный ток предполагаемой нагрузки.

Пример установки плавного пуска электродвигателя на болгарку:

Встроенный, на основе KRRQD-12A (KRRQD-20A)

Автор данного видео приводит интересный пример как можно сделать встроенный плавный пуск электродвигателя с помощью универсального приспособления-удлинителя KRRQD-12A (KRRQD-20A), практически для любого электроинструмента, до 12А (20А) на нагрузке. С максимальной подключаемой мощностью инструмента до 2500 Вт(4400 Вт).

Другие способы

Среди прочих способов плавного пуска для электроинструмента можно отметить использование трансформаторов. Например, будет довольно универсальным ЛАТР на 1-1.5 кВт. Хоть это и довольно тяжелый прибор, он может выручать, если находится под рукой, тогда не придется собирать другое устройство.

Иногда в качестве “холодного” сопротивления в цепи переменного тока используют параллельные наборы конденсаторов, используя их реактивное сопротивление на частоте 50 Гц:

где емкость нужно подставлять в Фарадах. Например, чтобы создать сопротивление 10 Ом нужно выполнить расчеты:

Учитывая большое рабочее напряжение конденсаторов и их емкость, получится слишком большая батарея. Такое решение иногда применялось раньше, но теперь слишком устарело.

Для ограничения мощности в нагрузке электродвигателя может быть использован мощный диод, с обратным напряжением не меньше 250 В. Он “срезает” один полупериод сетевого напряжения, но это создает помехи и неравномерность крутящего момента. Оба последних способа: с конденсаторами и диодом требуют переключателей, шунтирующих цепь. В случае конденсаторов потребуются еще и гасящие резисторы, ограничивающие ток короткого замыкания емкостей.

В общем, из всех способов плавного пуска электроинструмента, самым недорогим, надежным и удобным нужно признать фазовую регулировку с помощью микросхемы К1182МП1Р.

2lzz.ru

Как своими руками изготовить устройство плавного пуска для электроинструмента

При запуске электрического двигателя возникает пусковой момент, просаживающий напряжение из-за возникновения пусковых токов. Они в 9 раз превышают рабочие токи. Это плохо влияет на стабильную работу электроприборов, уменьшает срок службы двигателя. Все потому что пуск двигателя начинает затягиваться и перегреваются его обмотки. Специалисты советуют в сеть мотора добавлять аппараты, способные сделать его пуск плавным. Домашние мастера тоже научились делать приборы для плавного пуска электрического двигателя своими руками.

Перегрузки при пуске электродвигателей


Момент пуска представляет собой начало движения вала двигателя, соединенного с передаточными устройствами. В этот момент движение ротора довольно нестабильное. Передаточные механизмы заставляют вращаться вал под большой нагрузкой. Подобная нестабильность обязательно приведет к ударным нагрузкам, а это плохо влияет на передаточные устройства. Очень сильно это сказывается на шпонке вала двигателя и на редукторе.

Прибор плавного запуска сглаживает нагрузки при запуске. Движение вала начинается с очень маленьких оборотов, а скорость постепенно повышается. Это значит, что отсутствуют удары и нагрузки на передаточные механизмы. В этом и заключается принцип работы плавного запуска электрического двигателя.

Стоит заметить, что приборы плавного запуска, которые изготавливаются на заводах, являются универсальными устройствами. Их можно применять для различных задач. Прежде всего, это плавный запуск электромотора, его постепенное торможение, защита электрической сети и приборов от опасных перегрузок. Любой человек сможет найти для определенных задач подходящее изделие. У таких аппаратов существует большой недостаток, который заключается в высокой стоимости. Но можно изготовить устройство плавного пуска электродвигателя своими руками, потратив на это минимальное количество денежных средств и времени.

Прибор плавного запуска своими руками


Стоит рассмотреть вид прибора плавного запуска асинхронного электродвигателя с использованием микросхемы КР1182П. Он необходим для трехфазного электрического двигателя напряжением 380 вольт.

В ней существуют некоторые полезные особенности, которые стоит описать:

  • Обмотки в электрическом двигателе соединены звездой.
  • Выходными ключами являются мощные тиристоры, соединенные по параллельно-встречной схеме.
  • Демпфирующие цепочки включены в схему параллельно тиристорам. Тут они применяются целенаправленно. Их основной задачей является предотвращение ложного включения тиристоров.
  • Варисторы необходимы для поглощения возникающих в цепи коммутационных помех.

Присутствует в цепи и блок питания, который состоит из выпрямителя, конденсатора и трансформатора. Подобный блок необходим для обеспечения питания переключающих реле. После выпрямительного моста на выходе стоит стабилизатор интегрального вида. Он обеспечивает на выходе стабильное напряжение в 12 вольт. Дополнительно он способен обеспечить защиту от короткого замыкания и различных перегрузок.

Как сделать устройство плавного пуска электроинструмента самостоятельно

Краткое описание устройства

Самая распространенная схема изготавливается при помощи управляющей микросхемы регулировки фаз КР118ПМ1, а ее силовая цепь реализуется на симисторах. Подобный прибор довольно легко собирается и не требует долгих настроек после монтажа. Следовательно, сделать ее способен человек без специальных навыков. Необходимо только уметь пользоваться электрическим паяльником.

Такой прибор можно подсоединить ко всем видам электроинструментов, которые питаются от сети переменного тока. Дополнительный вынос тумблера питания тут не нужен, так как модернизированный электрический инструмент будет включаться от заводской кнопки. Это устройство можно поставить внутрь болгарки или в разрыв шнура питания в самодельном футляре. Самым популярным принято считать подсоединение устройства плавного пуска напрямую к розетке, питающей электрический инструмент. На входной разъем приходит питание от сети напряжением 220 вольт, а к выходному разъему подсоединяется розетка, которая будет питать болгарку.

Модуль плавного пуска болгарки своими руками

Когда будет замыкаться кнопка запуска болгарки, то по схеме питания будет подаваться ток на управляющую микросхему. Управляющий конденсатор постепенно станет накапливать напряжение и по мере зарядки оно достигнет необходимого рабочего значения. После этого тиристоры под управлением микросхемы откроются не сразу, а с небольшой задержкой, величина которой зависит от заряда конденсатора. Управляемый тиристорами симистор откроется через такое же количество времени.

При каждом полупериоде переменного напряжения, время задержки снижается по закону арифметической прогрессии. В результате этого значение напряжения, подаваемого на болгарку, постепенно увеличивается. Подобный эффект и осуществляет плавный пуск мотора электроинструмента. Таким образом, его обороты увеличиваются плавно, и вал редуктора не подвергается инерционным нагрузкам.

Количество времени для набора оборотов до необходимого значения зависит от емкости входного конденсатора. Емкость в 46 микрофарад способна обеспечить плавный запуск за 3 секунды. При подобной задержке не ощущается сильный дискомфорт в начале работы с болгаркой, и сама она не будет подвержена сильным нагрузкам от внезапного старта.

При выключении электроинструмента, входной конденсатор начинает разряжаться при помощи специального резистора. Применяя номинал сопротивления в 67 килоом, количество времени до полного разряда составляет не более 4 секунд. Потом прибор плавного запуска снова готов для нового запуска электроинструмента.

Если немного поработать, то подобную схему можно усовершенствовать до качественного регулятора оборотов электродвигателя. Нужно разрядный резистор поменять на переменное сопротивление. Регулируя его, можно контролировать максимальную мощность мотора, изменяя тем самым обороты. Другими словами, в едином корпусе появляется возможность изготовить прибор плавного запуска болгарки и регулятор оборотов мотора.

Главные элементы подобного прибора работают так:

  • Резистор способен контролировать значение силы тока, который протекает через управляющий вывод симистора.
  • Два конденсатора помогают в управлении микросхемой, которые применяются в заводской схеме подсоединения.
  • Чтобы компактно и легко сделать монтаж, необходимо конденсаторы и резисторы припаять напрямую к ножкам микросхемы.
  • Симистор можно устанавливать совершенно любой, но с определенными техническими характеристиками. Допустимое напряжение должно быть до 380 вольт, а самый маленький пропускной ток необходим не ниже 24 ампер. Значение силы тока напрямую зависит от максимальной мощности болгарки.

Из-за плавного запуска электроинструмента, значение тока не будет выше номинального для определенной модели инструмента. При экстренных ситуациях, к примеру, заклинивании режущего диска болгарки просто необходим определенный запас по значению тока. Именно поэтому номинальную силу тока необходимо повысить минимум вдвое.

instrument.guru

Плавный пуск электроинструмента: изготовление своими руками

Особенности конструкции некоторых инструментов, например, угловой шлифовальной машины, влекут к высокому воздействию на двигатель устройства динамических нагрузок. Для устранения неравномерных нагрузок на электроприбор и его составные части рекомендуется приобретать или сделать своими руками устройство плавного пуска (УПП).

Внешний вид устройства плавного пуска УПП 7-22 на 12В

Общая информация

В электроинструментах, в которых рабочая часть представлена диском, что вращается с высокой скоростью, в начале их работы на ось редуктора воздействуют силы инерции. Это воздействие влечет за собой нижеследующие негативные моменты:

  1. Инерционный рывок, созданный в результате нагрузки на ось при резком старте, может вырвать агрегат из рук, тем более, если используются большие в диаметре и массе диски;

Важно! Из-за таких инерционных рывков при работе со стальными и алмазными дисками необходимо держать инструмент двумя руками и быть готовым к его удержанию, так как в противном случае можно травмироваться при срыве агрегата.

  1. Резкое поступление рабочего электронапряжения на двигатель создает большую перегрузку по току, которая происходит после того, как агрегат набрал минимальное значение оборотов. Это влечет к перегреву обмоток мотора и быстрому износу щеток. Частое включение и выключение инструмента может привести к короткому замыканию, так как существует высокая вероятность оплавления изоляционного слоя обмоток;
  2. Резкий набор оборотов УШМ или дисковой пилы из-за большого крутящегося момента приводит к быстрому изнашиванию шестерни редуктора. Иногда возможно заклинивание редуктора или даже отламывание его зубьев;
  3. Перегрузки, что воспринимает на себе при резком запуске рабочий диск, могут привести к его разрушению. Присутствие защитного кожуха на подобных электроинструментах обязательно.

Важно! При запуске болгарки открытый участок кожуха должен находиться в противоположной стороне от человека, чтобы защитить его от летящих осколков при возможном разрушении рабочего диска.

Для сокращения пагубных воздействий резкого и динамического пуска на электроинструмент производители выпускают модели со встроенным плавным пуском и регулировкой оборотов.

Внутреннее устройство болгарки со встроенным блоком УПП

Для информации. Подобные приспособления встраиваются в агрегаты из средней и высокой ценовой категории.

Устройство плавного пуска и регулятор оборотов отсутствуют во многих экземплярах электроинструмента, который имеется в большинстве домашних хозяйств. Если приобрести мощную технику (диаметр рабочего диска более 20 см) без УПП, резкий пуск двигателя повлечет к скорому износу механики и электрочасти, также такой агрегат сложно удержать в руках при включении. Установка УПП – это единственный выход.

На рынке комплектующих к электроинструменту представлено много моделей уже готовых блоков плавного пуска и оборотных регуляторов.

Заводское устройство для регулировки оборотов УШМ

Готовое устройство плавного пуска для электроинструмента можно монтировать как внутрь корпуса при наличии свободного места, так и подключать в разрыв кабеля питания. Однако можно не приобретать готовое изделие, а изготовить его своими руками, так как схема этого приспособления достаточна проста.

Самостоятельное изготовление УПП

Для изготовления самого популярного устройства плавного пуска для электроинструмента на основе платы КР1182ПМ1Р понадобятся нижеследующие инструменты и материалы:

  • паяльник с припоем;
  • микросхема фазовой регулировки КР1182ПМ1Р;
  • резисторы;
  • конденсаторы;
  • симисторы;
  • прочие вспомогательные элементы.

Электрическая схема для создания блока плавного пуска двигателя инструмента

В устройстве, которое получено по схеме выше, управление происходит посредством платы КР1182ПМ1Р, а симисторы выступают в качестве силовой части.

Внешний вид платы КР1182ПМ1Р

Преимуществами данной сборки УПП являются следующие признаки:

  • простота изготовления;
  • отсутствие необходимости в дополнительных настройках после сборки УПП;
  • устройство плавного пуска монтировать можно в любой тип и модель электроинструмента, что рассчитан на переменное электронапряжение в 220 В;
  • отсутствие требований к выносу отдельной питающей кнопки – доработанный агрегат приводится в действие штатной клавишей;
  • возможность установки такого блока внутрь оборудования либо в разрыв кабеля питания с собственным корпусом;
  • изготовить подобное приспособления может любой домашний мастер, который обладает основами пайки и чтения микросхем.

Рекомендация. Самым практичным вариантом подключения УПП является подсоединения его к розетке, которая служит источником питания для электроинструмента. Для этого потребуется на выход устройства (гнездо XS1 на схеме) подключить питающую розетку, а на вход (гнездо ХР1 на схеме) подать питание напряжением 220В.

Принцип работы УПП

Принцип работы такого блока плавного пуска, установленного в болгарку, состоит из следующих процессов:

  1. После нажатия клавиши запуска на болгарке напряжение подается на микросхему;
  2. На управляющем конденсаторе (С2) происходит процесс плавного нарастания электронапряжения: по мере заряда этого элемента оно достигает рабочих показателей;
  3. Тиристоры, находящиеся в составе управляющей платы, открываются с задержкой, которая зависит от времени полного заряда конденсатора;
  4. Симистор (VS1) находится под управлением тиристорами и открывается с той же задержкой;
  5. В каждой половине периода переменного электронапряжения такая пауза уменьшается, что ведет к его плавной подаче на вход рабочего агрегата;
  6. После выключения болгарки конденсаторный элемент разряжается сопротивлением резистора.

Именно вышеописанные процессы определяют плавный пуск болгарки, что позволяет исключить инерциальный шок для редуктора за счет постепенного возрастания оборотов диска.

Время, за которое электроинструмент наберет рабочее количество оборотов, определяется только емкостью управляющего конденсатора. Если, к примеру, конденсаторный элемент будет иметь емкость в 47 мкФ, то плавный пуск будет обеспечиваться за 2-3 секунды. Такого времени достаточно для того, чтобы начало использования инструмента происходило комфортно, а он сам не подвергался шоковым нагрузкам.

Если резистор имеет сопротивление, равное 68 кОм, то время разряда конденсатора будет составлять примерно 3 секунды. При прошествии этого временного промежутка устройство плавного пуска полностью готово к очередному циклу запуска электроинструмента.

На заметку. Данная схема может быть подвергнута небольшой доработке, которая добавит к устройству плавного пуска еще функцию регулятора оборотов. Для этого необходимо поменять обычный резистор (R1) на переменный вариант. Контролируя сопротивление, можно регулировать мощность электродвигателя, меняя количество его оборотов.

Иные элементы схемы предназначены для нижеследующего:

  • резистор (R2) отвечает за контроль величины силы электротока, что протекает через вход симистора;
  • конденсатор (С1) – один из дополнительных компонентов системы управления платой КР1182ПМ1Р, использующийся в типовом варианте схемы включения.

Процесс монтажа приобретенного УПП внутрь УШМ

Советы по сборке конструкции и выбору материалов:

  1. Простоту монтажа и компактность будущего изделия можно обеспечить припаиванием конденсирующих элементов и резисторов напрямую к ножкам управляющей платы;
  2. Симистор необходимо выбирать с минимальным пропускным электротоком 25 А и электронапряжением не более 400 В. Величина электротока будет полностью зависеть от показателя мощности двигателя электроинструмента;
  3. Из-за плавного пуска агрегата ток не будет больше номинальных показателей, которые установлены производителем. В некоторых случаях, например, заклинивание рабочего диска болгарки, может потребоваться дополнительный запас электротока, соответственно, лучше выбрать симистор с рабочим током, который равен удвоенному значению номинального показателя инструмента;
  4. Мощность УШМ или иного вида инструмента при работе с устройством плавного пуска по схеме КР1182ПМ1Р не должна превышать 5 000 Вт. Такое условие обусловлено особенностями работы платы.

Также существуют и другие схемы плавного пуска для электроинструментов и разнообразных двигателей, которые разительно отличаются друг от друга по всем параметрам: от способа монтажа и внешнего вида до метода подключения и составных компонентов.

К сведению. Вышеописанная схема является самой простой и применяется повсеместно, так как она доказала свою работоспособность и надежность.

Устройство плавного пуска для электроинструмента – экономия средств на ремонте и полная защита основных компонентов прибора. Перед каждым стоит выбор: покупать УПП или сделать самостоятельно. Если есть некие познания в электротехнике и пайке радиодеталей, то рекомендуется выполнить самостоятельную сборку, так как она надежна и проста. В противном случае следует приобрести в любом специализированном магазине либо на радиорынке готовое приспособление плавного пуска электроинструмента.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Плавный пуск для электроинструмента, сделанный своими руками, плавный пуск болгарки своими руками

Плавный пуск для любого электроинструмента очень важен по следующим причинам. Во-первых, он помогает защитить электрическое устройство от поломок, что способствует более редким поездкам к мастерам-ремонтникам, а это значит практически полное отсутствие простоев и увеличение производительности труда. Во-вторых, наличие плавного пуска для электродвигателя экономит ваши деньги, которые могли бы пойти на оплату работы ремонтников или на покупку нового инструмента.

В настоящей статье будет рассмотрено изготовление плавного пуска электродвигателя своими руками на примере болгарки или, иными словами, угловой шлифовальной машины.

Зачем нужен блок плавного пуска

В связи с некоторыми конструкционными особенностями, запуск болгарки приводит к появлению динамических нагрузок на устройство. Поскольку масса диска, с помощью которого осуществляется полезная работа, достаточно высока, то на коллекторный электродвигатель и редуктор аппарата воздействует мощные инерционные силы, что приводит к возникновению следующих негативных факторов:

  1. Во время старта, который у болгарки особенно резок, силы инерции очень сильно воздействуют на корпус устройства, что может привести к травме: вы просто не удержите инструмент и выпустите его. Поэтому при запуске электродвигателя болгарки всегда держите её обеими руками.
  2. Во время старта на электродвигатель воздействует перегрузка, вызванная подачей высокого напряжения тока. К чему это приводит? Прежде всего, страдает обмотка двигателя и происходит ускоренный износ щёток, которого не будет, если вы изготовите блок для плавного пуска. В противном случае будьте готовы к тому, что в один не очень прекрасный день в моторе произойдёт короткое замыкание, вызванное полным износом щёток. Это, в свою очередь, заставит вас раскошеливаться на ремонт или покупать новую шлифовальную машину.
  3. Быстро подаваемый крутящий момент на редуктор во время запуска приводит к ускоренному износу шестерёнок в редукторе вашей шлифовальной машины.
  4. Также имейте в виду, что резкий старт болгарки может разрушить диск, осколки которого могут причинить вам серьёзный вред, поэтому никогда не работайте без кожуха для защиты.

Это интересно! Как выбрать лазерный уровень обзор

Для того чтобы вам было более понятно, какие элементы шлифовальной машины больше всего страдают от резкого запуска, посмотрите на схему, представленную ниже.

Конечно, некоторые компании, производящие шлифовальные машины, ещё на заводе комплектуют свои устройства блоком для плавного пуска. Однако, оснащение плавным пуском это непозволительная роскошь для болгарок, входящих в бюджетный ценовой сегмент, поэтому если вы не хотите покупать дорогой электроинструмент, то вам грозит опасность столкнуться с проблемами, которые были описаны выше.

Тем не менее, выход есть и он довольно прост: своими руками изготовить устройство для плавного пуска по одной из возможных схем. Если в корпусе вашего аппарата есть свободное место, то вы можете воспользоваться готовым устройством для плавного пуска и поставить его в болгарку.

Это интересно! Ножницы для резки металла: ручные и электроножницы

Делаем плавный пуск для болгарки своими руками

Одна из наиболее часто применяемых схем для изготовления пускового устройства основана на микросхеме КР118ПМ1 и симисторах, составляющих силовую часть. По этой схеме вы сможете изготовить блок для плавного пуска, не обладая специализированными навыками и не имея глубоких познаний в электротехнике. Важно лишь то, чтобы вы умели паять.

Графически эта схема выглядит следующим образом.

Изготовленное самостоятельно устройство вы можете подключить к абсолютно любому электроинструменту, рассчитанному на напряжение в двести двадцать вольт. Блок плавного пуска, созданный на основе этой схемы, необязательно включать отдельной кнопкой, а можно подключить к штатной клавише шлифовальной машины. Если у вашей болгарки внутри корпуса есть свободное место, то можете установить блок в него либо сделайте для него отдельный корпус и подключите к электроинструменту через разрыв в питающем кабеле.

Лучшим вариантом соединения блока плавного пуска и вашей шлифовальной машины будет следующий: на вход блока (разъём XS1) вы подаёте напряжение от источника электропитания с напряжением двести двадцать вольт. К выходу блока (разъём XP1) подключается вилка от болгарки.

Это интересно! Какой электрический лобзик лучше? Отзывы потребителей

Принцип работы блока плавного пуска

  1. После того, как вы нажимаете на кнопку включения шлифовальной машины, в цепи появляется напряжение, которое первоначально направляется на микросхему, которая на схеме выше обозначена как DA1. Конденсатор, регулирующий величину напряжения, постепенно наращивает его до достижения рабочей величины. Из-за работы конденсатора тиристоры в микросхеме открываются с некоторой задержкой и медленно передают напряжение на силовую часть в симисторы VS1.
  2. Описанный выше процесс происходит периодами, которые становятся всё короче и короче, если отсчитывать их с момента запуска. В итоге подаваемое в шлифовальную машину напряжение возрастает медленно, а не скачкообразно, что и обуславливает плавность запуска электродвигателя.
  3. Время, в течение которого двигатель набирает рабочие обороты, зависит от ёмкости используемого конденсатора C2. Как правило, ёмкости, равной сорока семи микрофарадей, вполне достаточно, чтобы болгарка плавно стартовала за две секунды. Обычно этого периода времени хватает, чтобы убрать перегрузку с электродвигателя и редуктора.
  4. После того как вы закончите работу и выключите ваше устройство, резистор R1 своим сопротивлением разряжает конденсатор C1. Если номинал у резистора R1 составляет шестьдесят восемь килоом, то разряд занимает всего три секунды. Затем вы снова можете воспользоваться блоком плавного пуска, поскольку он будет готов к новому запуску шлифмашины.

Если же вы хотите модернизировать блок до устройства, регулирующего обороты электродвигателя, то вместо постоянного резистора R1 поставьте переменный. В этом случае вы сможете регулировать его сопротивление, а значит влиять на обороты мотора.

Это интересно! Как снять патрон с шуруповёрта

Симистор VS1 в вашем блоке должен соответствовать следующим характеристикам:

  • Сила тока, минимально пропускаемая им, равняется двадцать пять ампер.
  • Максимальное напряжение, на которое он рассчитан, четыреста вольт.

Эта испытанная многими мастерами схема была опробована на шлифмашине с мощностью, равной двум киловаттам, и имеет запас прочности по мощности до пяти киловатт, что становится возможным благодаря микросхеме КР118ПМ1.

comp-plus.ru

Все о плавном пуске в электроинструменте

Все вышеперечисленные проблемы исчезают и становятся плохим воспоминанием, если ваш электрический инструмент оснащен функцией плавного пуска.

Перед тем как выбрать болгарку (угловую шлифмашину) или купить перфоратор, электродрель, шуруповерт, торцовочную пилу для домашних ремонтных работ, всегда интересуйтесь наличием в них функции плавного пуска.

Как действует плавный пуск 

Плавный пуск или, как его еще называют «мягкий старт» — довольно удобная и очень полезная функция. На нее стоит обратить внимание при выборе болгарки сразу, чтобы потом не покупать отдельные модули этой системы и пытаться их встроить в свой инструмент, чувствуя себя почти что Кулибиным. Это дорого и опасно. 

Электронный блок плавного пуска

В основном мягкий старт электроинструмента сводится к тому, что в двигателе устанавливается электронный блок, в котором есть конденсатор большой емкости. Пока этот конденсатор заряжается, двигатель набирает обороты по максимуму, таким образом, время разгона увеличивается. Инструмент плавно, без рывков и скачков в руках включается в работу. 

Система плавного пуска в электроинструментах разных типов и модификаций необходима для обеспечения надёжности и безопасности запуска всех механизмов аппарата. Поэтому очень многие модели того или иного типа электрических инструментов оснащены важнейшей системой плавного пуска.

Особенности плавного пуска в электроинструменте 

Известные и популярные производители качественных электроинструментов каждый день трудятся над разработкой новых моделей или усовершенствованием старых. На первом месте у них всегда стоят такие важные факторы, как надёжность, безопасность и комфорт в работе. 

Функция мягкого старта хороша тем, что сочетает в себе все три важнейших компонента: 

  • Система плавного пуска работает надёжно и практически не даёт сбоев. 
  • Благодаря ей, оператор получает определённый комфорт, так как исключается элемент отрицательной неожиданности. 
  • Главной особенностью плавного пуска, конечно, является безопасность при работе, так как человек не попадает под возможное не контролированное поведение инструментов, когда они начинают вибрировать, дребезжать, дёргаться, работать рывками, выскакивать из рук и т.п. 

 

Расположение плавного пуска на схематическом рисунке болгарки

 

Плавный пуск, всегда обеспечит корректный и спокойный запуск инструмента, если системе не удастся правильно сформировать нужное напряжение, двигатель просто не начнёт работу. Данная система, обеспечивает долгую жизнь всем механизмам инструмента, оберегает приборы от поломок, а ваш кошелёк от лишних денежных трат. 

Пять основных преимуществ системы плавного пуска 

 

Защита. Кроме плавности пускового эффекта, система надёжно защищает все части аппарата, особенно двигатель. Сюда относится электронная функция защиты от возможной перегрузки, и защита внезапного появления неисправности силовой части. Осуществляется защита при превышении лимита на запуск, защита фаз (от смены очерёдности, перекоса), функция антиперегрева радиаторов и т.п.

 

Понижение скорости. Есть аппараты, которые могут переходить с помощью плавного пуска к псевдочастотному регулированию (понижение скорости). Режим скоростного понижения не слишком долгий, в основном, он нужен для точности установки аппарата в требуемое положение или его отладке. 

 

 

Торможение. Многие модели, при помощи такой функции могут подавать ток на обмотку, и происходит быстрое торможение. Очень важно в инструментах, которые работают самостоятельно и не имеют определённого тормоза. 

 

 

Толчковый пуск. Он нужна в инструментах с высоким моментом пуска. Просто в начале, на несколько секунд подаётся напряжение в полной мере, для толчка, а потом всё урегулируется. 

 

 

 

Экономия затрат на электроэнергию. За счёт плавности пуска напряжение снижается и электричества поступает значительно меньше. 

Некоторые нюансы плавного пуска

В наше время существует огромный выбор различного электроинструмента. Он необходим для проведения строительных работ и мелких домашних ремонтов. Существуют профессиональные виды электроинструмента и его бытовые аналоги. При работе с ними функция плавного пуска очень важна, но часто, особенно бывалые мастера, пренебрегают ею.

Мы проанализировали отзывы наших покупателей и подобрали для вас советы, когда функция мягкого старта обязательна к включению и поможет выйти из неприятных ситуаций.

Резкий (ударный) пуск представляет собой такие разновидности:

  • Тяжёлый запуск от сети питания. Когда сеть должна дать ток, но его или нет, или не хватает. В этот момент начинают мигать лампочки на корпусе аппарата, происходит отключение некоторых контакторов и части реле, генератор перестаёт работать. В таких случаях, система плавного пуска очень эффективна, при ней снижение тока произойдёт на уровне 250% от его номинального числа. Если такого уменьшения не хватит, тогда придётся использовать еще и частотный преобразователь.
  • Мотор не запускает инструмент. Механические части двигателя вообще не крутятся или останавливаются при достижении определённого уровня скорости. В таком случае, плавный пуск тоже хороший помощник, но полной гарантии, что он запустит двигатель, нет.
  • Уверенный разгон, без достижения нужной частоты. Да, мотор хорошо разгоняется, но на границе необходимой частоты автоматика вдруг выключает инструмент. В высокочастотных электрических двигателях это часто бывает. Если включить функцию плавного пуска, то она справится с такой проблемой, хотя есть случаи, когда и мягкий старт не способен запустить двигатель.

В интернет-магазине С торгом очень много разновидностей электроинструмента, а модельный ряд различных видов включает не один десяток аппаратов, чтобы определиться какай болгарка или дрель лучше, поинтересуйтесь у нашего консультанта, есть ли в ней функция плавного пуска.

storgom.ua

Схема устройства плавного пуска электроинструмента.

Подробности
Категория: Электроника в быту

    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 [1], сложно по схеме, в нем имеется несколько прецизионных резисторов и оно требует кропотливого налаживания. Применив микросхему фазового регулятора КР1182ПМ1 [2], удалось изготовить немаловажно 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 пора 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 мотор тока и, как следствие, подъему 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 сдерживает 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 довольно 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. Автор подключал к изготовленному устройству более того 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.

Добавить комментарий

radiofanatic.ru

Интерлавка | Устройство плавного пуска электроинструмента

  • Автор: Дмитрий
  • Категория: Питание
  • Создано: 21 января 2018

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.


Принципиальная схема устройства для мягкого запуска электроинструмента


Осцилограммы, поясняющие принцип работы устройства софтстарта электродвигателя 


Печатная плата устройства


Расположение деталей на печатной плате системы софтстарта

      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.

 

www.interlavka.su

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о