Как сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками

УШМ (болгарка) MAKITA GA4530 без плавного пуска. Фото 220Вольт

При покупке дешевой болгарки у нее наверняка будет отсутствовать опция плавного пуска. Во время запуска, особенно мощной УШМ, можно прочувствовать все «прелести» рывка, который производит болгарка при включении. При наличии устройства плавного пуска электроинструмент в комфортных для пользователя условиях начнет выполнять свою работу. Несомненно, болгарка с такой опцией стоит дороже. Однако, возможно самостоятельно установить на болгарку устройство плавного пуска. Это решит вопросы экономии средств и облегчит дальнейшую эксплуатацию — устройство, сделанное своими руками, легче отремонтировать в случае выхода его из строя.

Устройство

В болгарках без плавного пуска на обмотки коллекторного двигателя сразу подается напряжение сети 220 В, а для приведения его в рабочее состояние требуется повышенный пусковой ток. Устройство плавного пуска обеспечивает постепенное нарастание напряжения и соответственно, ток при запуске также не растет скачкообразно.

Обеспечить такой режим пуска возможно при использовании специальной электронной схемы. Основным компонентом ее является полупроводниковая микросхема, которая управляет другим, более мощным полупроводниковым прибором симистором, обеспечивающим подачу мощности на электропривод болгарки. Тиристоры микросхемы работают с задержкой питающего напряжения, до того момента пока конденсатор цепи не зарядится полностью. Принцип работы микросхемы удачно сочетается с обеспечением плавного пуска болгарок.

Микросхемы к1182, LM358

Наиболее известная микросхема для устройства плавного пуска к1182. Эта микросхема была создана еще в советские времена и сейчас ее не так просто найти. Существуют другие более доступные микросхемы, например, LM358. Многие современные болгарки в заводском исполнении устройства используют микросхему LM358.

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.

Принцип действия

Устройство плавного пуска в УШМ заводского исполнения находится внутри корпуса болгарки и соединяется контактами с кнопкой включения и обмотками статора электропривода. Требуется определенное время для выхода УШМ на номинальный режим и электромагнитное поле, создаваемое равномерно нарастающими силой тока и напряжением через обмотки статора, заставляет якорь привода болгарки плавно набирать обороты.

Для болгарок, где производителем не предусмотрено такое устройство, обычно в очень редких случаях удается скрыть его под корпусом болгарки. Наиболее часто оно выполняется в виде отдельного блока, обустроенного в разрыве цепи силового кабеля. Однако принцип действия от этого не меняется.

Электрическая часть болгарки

За последнее время изменений существенных в конструкции инструмента не было. Корпус продолговатый, внутри находится редуктор с двигателем, на боку ручка и защитный кожух поверх абразивного круга.

Не всегда инструмент работает бесперебойно, да и бывают обстоятельства, когда появляется необходимость его просто разобрать и смазать маслом некоторые элементы в качестве профилактики. Для этого необходимо знать конструкцию и уметь пользоваться чертежами, в их числе и электросхема болгарки. Умение правильно читать технические документы и понимать, как оборудование работает, помогут выполнить любого вида ремонтные работы.

Электрическая схема болгарки содержит следующие элементы, обеспечивающие приведение ее в движение:

• коллектор;
• редуктор;
• ручки-держатели;
• якорь;
• электрощетки;
• статор;
• кабель для подачи электроэнергии.

У каждого из этих элементов имеется свое предназначение, из-за поломки любого из них инструмент не будет работать.

Недостатки УШМ без плавного пуска

Аккумуляторная угловая шлифмашина Metabo W 18 LTX 125 602174850 с плавным пуском. Фото ВсеИнструменты.ру

Кроме обеспечивающих комфортные условия работы пользователю, болгарка с плавным пуском обладает рядом других достоинств.

• Отсутствие во время плавного пуска болгарки большого пускового тока, который в разы превышает номинальное значение этого параметра во время работы, повышает надежность электрической части электроинструмента. В этом случае провода обмоток не испытывают перегрузок и не растрескиваются, ламели коллектора и щетки не подвергаются износу от повышенного искрения, в местах контакта не происходят процессы, ухудшающие соединение.
• Во время равномерного повышения числа оборотов до номинального значения болгарка с плавным пуском не испытывает повышенных динамических нагрузок, которые возникают при его отсутствии. Мгновенный набор 6000 оборотов в минуту и более не проходит бесследно для шестеренчатой передачи и подшипниковых узлов. Они быстрее выходят из строя, поэтому болгарки без такого устройства чаще ремонтируются.

Назначение каждого элемента электроснабжения болгарки УШМ 125

Схема болгарки включает в себя несколько элементов, обеспечивающих ее бесперебойную работу.

Назначение элементов для энергоснабжения:

1. Якорь. Эта часть способствует движению абразивного круга для резки металлических изделий и заготовок. Необходимо создание большей скорости по отношению к дискам для обеспечения их вращательных движений. И, соответственно, при большей скорости якоря показатели мощности инструмента выше.
2. Коллектор. Это площадка, размещенная на якоре, к которой подсоединяются все силовые линии. Его основная функция заключается в передаче сигналов по обмоткам на двигатель и блок управления таким образом, чтобы элементы правильно восприняли эту информацию. Элемент сразу бросается в глаза при снятии крышки с корпуса, так как обладает отполированной поверхностью, и его размеры довольно большие.
3. Электрощетки. Предназначение этих элементов для подвода электротока к кабелю. При нормальном рабочем размещении через отверстие, предназначенное для вентиляции, будет наблюдаться свечение, исходящее от них. Если же отмечается, что таковое отсутствует, проходит слабо либо почти незаметно, то это показатель того, что с электрощетками проблемы.
4. Редуктор. Основная конструктивная деталь для электросхемы и для всего технического устройства в целом. Его функция заключается в передаче электроэнергии от якоря к абразивному диску. Таким образом обеспечивается вращение, которое создает работу. По факту только редуктор способствует увеличению скоростных и мощностных характеристик углошлифовальных машин.
5. Статор. Это самый сложный узел, дополняющий устройство болгарки. Именно в нем находятся обмотки и якоря, и ротора, которые являются первичными механизмами, обеспечивающими движение. Обмотки катушки статора четко рассчитаны до последнего витка. Если этот элемент выйдет из строя, то вряд ли не опытному рабочему удастся восстановить обмотку. Это бывает, но в исключительных случаях. Лучше всего обратиться в специализированную мастерскую по вопросу перемотки статора.

Как сделать блок пуска для электроинструмента

Существует достаточно много вариантов самостоятельного оборудования болгарки устройством плавного пуска. Некоторые из них представлены в авторских видео.

Блок пуска на базе микросхемы LM358

В следующем видео автор делится опытом самостоятельного изготовления платы блока плавного пуска по схеме, взятой из интернета, на базе микросхемы LM358. Корпус для платы автор изготовил из коробочки из-под шампуня, что говорит о богатой фантазии мастеров самодеятельного творчества. Автор не просто слепо скопировал схему из интернета, а доработал с заменой характеристик некоторых ее элементов: транзисторов, диодов, резисторов. Радиатор для охлаждения полупроводниковых приборов взят из магнитофона. Для того, чтобы была возможность разместить блок плавного пуска внутри корпуса болгарки, а не как в случае предложенного варианта, разработана плата меньшего размера.

Технология работ по изготовлению блока пуска

Автор следующего видео подробно описывает приемы работ, применяемые комплектующие и вспомогательные технологические материалы для изготовления устройства плавного пуска. Здесь в качестве базового элемента взята микросхема к1182. Технология не рассчитана на применение в качестве основы печатной платы, автор называет такую сборку технологией «навесного монтажа». При таком производстве работ кроме пайки применяется крепление отдельных элементов с помощью крепежных изделий, например, так крепится симистор к теплоотводу. Готовый блок пуска не универсален для всех болгарок. На двух отдельно взятых автором УШМ они выходили на режим за ощутимо разный промежуток времени.

Один из вариантов компоновки самодельного блока пуска

В качестве исходного варианта автор следующего видео выбрал известную в интернете сборку с микросхемой LM358.Так как собранный пусковой блок не поместился внутри корпуса болгарки, автор «упаковал» внутрь лишь симистор с радиатором, по причине хороших условий охлаждения от колеса вентилятора болгарки. Остальную часть блока вместе с микросхемой закрепил на корпусе УШМ.

Использование утюга в качестве дополнительной нагрузки для снижения оборотов болгарки

Этот способ не относится конкретно к теме плавного пуска болгарки. Однако, для понимания принципа действия электронного устройства диммер, который используется для регулировки мощности (или количества оборотов) болгарки вполне приемлем. В следующем видео утюг забирает определенную мощность у УШМ, тем самым снижая ее обороты.

Типовую схему блока пуска следует дорабатывать для каждого отдельного электроинструмента

Автор следующего видео рассказывает как оборудовал свою бытовую болгарку устройством плавного пуска для увеличения срока эксплуатации.

Важно: схема может отлично работать для регулировки яркости лампы, но для необходимого функционирования болгарки при пуске быть неспособной выполнять задачу. Для эффективной работы ее следует «настроить», а именно подобрать нужные величины резисторов, емкостей конденсаторов и возможно изменить характеристики полупроводниковых приборов.

Как приспособить в болгарке штатный диммер для регулировки оборотов

В следующем видео автор доработал кнопку включения (сделал ее подпружиненной) с целью использования возможностей покупного диммера для регулировки оборотов болгарки. После включения болгарки перемещением кнопки устанавливается требуемый режим оборотов. Диммер фиксирует этот режим и при повторном включении производится его установка.

Создание своими руками

Для бюджетных моделей угловой шлифовальной машинки и другого инструмента необходимо собрать свое УПП. Сделать это несложно, ведь благодаря интернету, можно найти огромное количество схем. Наиболее простая и, в то же время, эффективная — универсальная схема УПП на симисторе и микросхеме.

При включении болгарки или другого инструмента происходит повреждение обмоток и редуктора инструмента, связанного с резким запуском. Радиолюбители нашли выход из этой ситуации и предложили простой плавный пуск для электроинструмента своими руками (схема 1), собранную в отдельном блоке (в корпусе очень мало места).

Схема 1 – Схема плавного пуска электроинструмента.

УПП своими руками реализуется на основе КР118ПМ1 (фазовое регулирование) и силовой части на симисторах. Основной изюминкой устройства является его универсальность, ведь его можно подключить к любому электроинструменту. Оно не только легко монтируется, но и не требует предварительной настройки. В основном подключение системы к инструменту не является сложным и устанавливается в разрыв кабеля питания.

Особенности работы модуля УПП

При включении болгарки на КР118ПМ1 подается напряжение и на управляющем конденсаторе (С2) происходит плавный рост напряжения по мере роста заряда. Тиристоры, находящиеся в микросхеме, открываются постепенно с определенной задержкой. Симистор открывается с паузой, равной задержке тиристоров. Для каждого последующего периода напряжения происходит постепенное уменьшение задержки и инструмент плавно запускается.

Зависит время набора оборотов от емкости С2 (при 47 мк время запуска равно 2 секунды). Эта задержка является оптимальной, хотя ее можно менять путем увеличения емкости С2. После выключения углошлифовальной машинки (УШМ) происходит разряд конденсатора С2 благодаря резистору R1 (время разрядки примерно равно 3 секунды при 68к).

Эту схему для регулировки оборотов электродвигателя можно модернизировать путем замены R1 на переменный резистор. При изменении величины сопротивления переменного резистора меняется мощность электромотора. Резистор R2 выполняет функцию контроля величины силы тока, который протекает через вход симистора VS1 (желательно предусмотреть охлаждение вентилятором), являющийся управляющим. Конденсаторы С1 и С3 служат для защиты и управлением микросхемы.

Симистор подбирается со следующими характеристиками: напряжение прямое максимальное до 400–500 В и минимальный ток пропускания через переходы должен быть не менее 25 А. При изготовлении УПП по этой схеме запас по мощности может колебаться от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для увеличения срока службы инструментов и двигателей, необходимо производить их плавный запуск. Это связано с конструктивной особенностью электромоторов асинхронного и коллекторного типов. При запуске происходит стремительное потребление тока, из-за которого происходит износ электрической и механической частей. Использование УПП позволяет обезопасить электроинструмент, благодаря соблюдению правил техники безопасности. При модернизации инструмента возможна покупка уже готовых моделей, а также сборка простого и надежного универсального устройства, которое не только отличается, но и даже превосходит некоторые заводские УПП.

Как подключить, установка

Для пользователей болгарок, не имеющих навыков электромонтажных работ можно приобрести отдельно продающийся блок плавного пуска. Необходимо будет лишь правильно его установить. Существую два варианта размещения пускового устройства — внутри корпуса болгарки и, в случае невозможности, снаружи.

В следующем видео автор один из приобретенных блоков с помощью небольшой доработки корпуса болгарки разместил внутри его. Два провода блока пуска подсоединяются по следующей схеме: один провод к контакту выключателя, другой к обмотке статора электропривода.

В другом видео автору также удалось поместить приобретенный блок внутри болгарки. Однако схему подключения он выбрал другую — в разрыв сети. При этом не важно учитывать куда подсоединять «ноль», а куда «фазу».

Замена графитовых щеток

Практика показывает, что именно графитовые щетки чаще всего становятся причиной неисправности болгарки. Срок их службы ограничен 1,5-2 годами. Заменить старые щетки на новые особого труда не составит. Чтобы проверить щетки, корпус должен быть открыт. Добраться до них несложно. Сначала нужно (при отключенном от розетки шнуре) прямой отверткой аккуратно приподнять и сдвинуть в сторону закрепленные на коллекторе щеткодержатели. Отвертку можно использовать и для извлечения щеток. Если у вас инструмент фирменный, то в нем, скорее всего, щетка удерживается с помощью пружины, и чтобы ее извлечь, достаточно отверткой эту пружину прижать. Если же инструмент китайский, то в нем стоят заглушки, которые придется убирать отверткой, только после этого можно снимать щетку.

Щетки нужно менять только на новые, купленные в специализированном магазине. Покупая их, обязательно возьмите с собой вынутую щетку и замерьте покупку, чтобы подходила по размерам. Вставьте новую щетку в щеткодержатель, обязательно проверьте, плавно ли она ходит.

Если она нигде ни за что не цепляется, то можно фиксировать щетку в щеткодержателе. Затем утопите ее внутрь и можете ставить щеткодержатель в посадочное гнездо. Аналогично замените и вторую щетку. Напоследок проверьте, насколько аккуратно и правильно вы уложили провода, не будут ли они нигде пережиматься. После этого можно закрывать корпус и пробовать включить машинку.

Замена щеток — это максимум, что здравый смысл допускает самостоятельно починить в болгарке, не рискуя из-за неопытности или неумения испортить инструмент.

Более сложные ремонты, такие как очистка коллектора, замена редуктора или якоря, не имея нужного опыта, лучше самостоятельно не делать. Если возникнет такая необходимость — пригласите в гости знакомого, который не раз уже выполнял подобный ремонт. Сам ремонт можете делать и своими руками, но только под его присмотром и по подсказкам.

А еще лучше — отвезите свой инструмент в мастерскую. Все же болгарка, даже полностью исправная, остается источником повышенной опасности. Лучше заплатить профессионалам за ремонт, чем платить врачам за свое лечение.

Как проверить

В домашних условиях перед сборкой болгарки с устройством плавного пуска неплохо проверить его на разрыв в цепи. В следующем видео проверяется устройство с тремя выводами. Обычно на корпусе пускового устройства имеется схема подключения. Здесь два провода сетевых, один идет к электроприводу. Если собрать цепь с индикаторной лампочкой, включив в нее устройство пуска, то определить разрыв в нем возможно загоранием/не загоранием индикаторной лампочки.

Схема коллекторного двигателя переменного тока

В схеме (рис. 1) показаны электрические соединения обмоток статора, ротора и графитовых щеток. Графитовые щетки в электродвигателе установлены в щеткодержателях. Щетки соприкасаются с ламелями коллектора. Одни концы обмоток статора подключаются к внешнему источнику энергии. Другие концы обмоток статора соединены с графитовыми щетками, электрическая цепь замыкается на обмотках ротора.

Регулятор оборотов болгарки соединяется проводами со схемой коллекторного электродвигателя последовательно. Схема подключения регулятора оборотов должна быть указана на самом корпусе регулятора, либо в руководстве по эксплуатации болгарки.