Как правило, бюджетные угловые шлифовальные машины (УШМ), в народе называемые болгаркой, не имеют в своей конструкции регулируемые электронные модули, к которым относятся регулятор оборотов двигателя и плавный пуск. Владельцы таких болгарок со временем начинают понимать, что их отсутствие резко снижает функциональность инструмента. В этом случае можно произвести доработку УШМ, установив на нее самодельные приспособления.

При подаче питания на двигатель шлифмашины происходит скачкообразное повышение оборотов с нуля до 10 тыс. и более. Кто работал УШМ, хорошо знают, что порой сложно удержать ее в руках при запуске, особенно, если установлен алмазный диск большого диаметра.

Именно из-за таких скачкообразных повышений оборотов двигателя чаще всего выходит из строя механика аппарата.

Также во время запуска огромная нагрузка прилагается к обмотке ротора и статора электромотора. Поскольку в болгарке установлен коллекторный двигатель, то он стартует в режиме короткого замыкания: электромагнитное поле уже “пытается” провернуть ротор, но он еще некоторое время остается неподвижным, поскольку сила инерции не дает это сделать. В результате в катушках двигателя резко повышается пусковой ток. Несмотря на то, что производитель вложил некий запас прочности для катушек, учитывая перегрузки при старте, рано или поздно изоляция не выдерживает, что приводит к межвитковому замыканию.

Кроме проблем с запуском, отсутствие регулировки оборотов вызывает некоторый дискомфорт. Например, регулятор оборотов болгарки может пригодиться при определенных видах работ :

• при шлифовке или полировке каких-либо поверхностей;
• при установке инструмента большого диаметра;
• для резки некоторых материалов.

Кроме того, при обдирочных работах корщетками велика вероятность заклинивания проволоки в какой-либо щели. Если обороты шпинделя были большими, то болгарку может просто вырвать из рук.

Если к УШМ подключить регулятор мощности (оборотов) с модулем плавного пуска, то все вышеописанные проблемы исчезнут, увеличится срок службы аппарата и повысится безопасность его использования.

Схема самодельного регулятора

Одна из самых популярных схем для плавного пуска двигателя болгарки с возможностью регулировки оборотов представлена ниже.

Основой данного регулятора являются микросхема КР118ПМ1, а также симисторы, являющиеся силовой частью устройства. Используя эту схему, можно изготовить регулятор мощности своими руками, даже не имея специальных знаний в радиоэлектронике. Главное, чтобы вы умели пользоваться паяльником.

Данный блок работает следующим образом.

1. После нажатия на кнопку запуска агрегата электрический ток начинает поступать, в первую очередь, на микросхему (DA1).
2. Управляющий конденсатор начинает плавно заряжаться и через некоторое время набирает нужную величину напряжения. Благодаря этому, открывание тиристоров в микросхеме происходит с некоторой задержкой . Она зависит от времени, которое требуется для полного заряда конденсатора.
3. Поскольку симистор VS1 находится под управлением теристоров микросхемы, то он открывается так же плавно.

Вышеописанные процессы происходят периодами, которые сокращаются с каждым разом. Поэтому напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, нарастает не скачкообразно, а медленно, в результате чего происходит плавный старт болгарки.

От емкости конденсатора C2 зависит время набора электромотором полных оборотов. Емкость конденсатора в 47 мкФ позволяет запустить двигатель за 2 секунды. Когда происходит выключение УШМ, разряд конденсатора C1 осуществляется с помощью резистора R1 на 60 кОМ за 3 секунды, после чего данный электронный модуль снова готов к пуску.

Если резистор R1 заменить на переменный, то вы получите регулятор скорости, который позволит уменьшать обороты двигателя.

Важно, чтобы симистор VS1 имел следующие характеристики:

• минимальная сила тока, на которую он рассчитан, должна быть 25 А;
• симистор должен быть рассчитан на максимальное напряжение 400 В.

Данная схема и регуляторы, сделанные по ней, были неоднократно испытаны многими мастерами на болгарках мощностью до 2000 Ватт . Стоит отметить, что данное устройство, благодаря микросхеме КР118ПМ1, рассчитано на мощность до 5000 Вт. Так что у него есть немалый запас прочности.

В идеале, чтобы спаять регулятор оборотов для болгарки, потребуется нарисовать печатную плату, вытравить контакты кислотой и затем пролудить их, просверлить отверстия и припаять радиодетали. Но все можно сделать проще:

• спаяйте все детали схемы на весу, то есть ножка к ножке;
• к симистору прикрепите радиатор (можно сделать из листового алюминия).

Спаянный таким образом регулятор будет занимать меньше места, и его можно легко разместить в корпусе болгарки.

Как подключить к болгарке регулятор

Для подключения самодельного регулятора мощности не требуется особых знаний, и любой домашний мастер справится с этой задачей. Устанавливается модуль в разрыв одного провода , через который идет питание на болгарку. То есть один провод остается целым, а в разрыв второго впаивается регулятор.

Таким же образом можно подключить и заводской регулятор мощности стоимостью около 150 руб., который часто приобретается мастерами в Китае.

Если места в болгарке очень мало, то регулятор можно разместить снаружи инструмента , как показано на следующем фото.

Также регулятор можно поместить в розетку и использовать ее, чтобы уменьшить обороты не только у болгарки, но и у других электроприборов (дрели, точила, фрезерного или токарного станка по дереву и т.д.). Делается это следующим образом.

Подсоединяется регулятор так, как было описано выше – на разрыве одного из проводов питающего кабеля.

На следующих фото показано, как будет выглядеть готовая розетка, имеющая встроенный регулятор оборотов болгарки, которую можно использовать и для других электроприборов.

Вместо распределительной коробки можно использовать любой пластиковый корпус подходящего размера. Также короб можно изготовить самостоятельно, склеив куски пластика клеевым пистолетом.

Асинхронные электродвигатели, помимо очевидных преимуществ имеют два существенных недостатка – большой пусковой ток (до семи раз больше номинального) и рывок на старте. Данные недостатки негативно влияют на состояние електросетей, требуют применения автоматических выключателей с соответствующей времятоковой характеристикой, создают критические динамические нагрузки на оборудование.

С эффектом запуска мощного асинхронного двигателя знакомы все: «проседает напряжение и сотрясается все вокруг электродвигателя. Поэтому, для уменьшения негативных воздействий были разработаны способы и схемы, позволяющие смягчить рывок и сделать запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором более плавным.

Способы плавного пуска асинхронных двигателей

Кроме негативного влияния на цепи питания и окружение, стартовый импульс электродвигателя вреден и для его обмоток статора, ведь момент увеличенной силы при запуске прикладывается к обмоткам. То есть, сила рывка ротора усиленно давит на обмоточные провода, тем самым убыстряя износ их изоляции, пробой которой называют межвитковым замыканием.

Иллюстрация принципа действия асинхронного электродвигателя

Поскольку конструктивно нельзя уменьшить пусковой ток, придуманы способы, схемы и аппараты, обеспечивающие плавный пуск асинхронного двигателя. В большинстве случаев, на производствах с мощными линиями питания и в быту данная опция не является обязательной – так как колебания напряжения и пусковые вибрации не оказывают существенного влияния на производственный процесс.

Графики изменения токов при прямом запуске и при помощи устройств плавного пуска

Но существуют технологии, требующие стабильных, не превышающих норм параметров, как электроснабжения, так и динамических нагрузок. Например – это может быть точное оборудование, работающее в одной сети с чувствительными к напряжению потребителями электроэнергии. В этом случае, для соблюдения технологических норм для мягкого запуска электродвигателя применяют различные способы:

• Переключение звезда – треугольник;
• Запуск при помощи автотрансформатора;
• устройства плавного пуска асинхронного двигателя (УПП).

В приведенном ниже видео перечислены основные проблемы, возникающие при запуске электродвигателя, а также описаны достоинства и недостатки различных устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

По-иному УПП еще называют софт стартерами, от английского «soft» – мягкий. Ниже будут кратко описаны виды и предлагаемые опции в широко распространенных УПП (софт стартерах). Также вы можете ознакомиться с дополнительными материалами по устройствам плавного пуска

Промышленные софт стартеры для электродвигателей различной мощности

Ознакомление с принципом плавного запуска

Для того, чтобы осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя максимально эффективно и с минимальными затратами, приобретая готовые софт стартеры, необходимо прежде ознакомиться с принципом действия подобных устройств и схем. Понимание взаимодействия физических параметров позволит сделать оптимальный выбор УПП.

При помощи устройств плавного пуска можно добиться снижения пускового тока до значения трехкратного превышения номинального (вместо семикратной перегрузки)

Для плавного пуска асинхронного электродвигателя необходимо уменьшить пусковой ток , что позитивно скажется как на нагрузке электросети, так и на динамических перегрузках обмоток двигателя и приводных механизмов. Достигают уменьшения пускового тока, снижая напряжение питания электродвигателя. Заниженное пусковое напряжение используется во всех трех предложенных выше способах. Например, при помощи автотрансформатора пользователь самостоятельно занижает напряжение при запуске, поворачивая ползунок.

Понижая напряжение на старте можно добиться плавного запуска електродвигателя

При использовании переключения «звезда-треугольник» меняется линейное напряжение на обмотках электродвигателя. Переключение осуществляется при помощи контакторов и реле времени, рассчитанное на время запуска электродвигателя. Подробное описание плавного пуска асинхронного электродвигателя при помощи имеется на данном ресурсе по указанной ссылке.

Схема переключения «звезда-треугольник» с использованием контакторов и реле времени

Теория осуществления плавного запуска

Для понимания принципа плавного старта необходимо понимание закона сохранения энергии, необходимой для раскрутки вала ротора электромотора. Упрощенно можно считать энергию разгона пропорциональной мощности и времени, E = P*t, где P – мощность, равная умножению силы тока на напряжение (P = U*I). Соответственно, E = U*I *t. Поскольку для уменьшения пускового момента и снижения нагрузок на сеть необходимо уменьшить стартовый ток I, то сохраняя уровень потраченной энергии нужно увеличить время разгона.

Увеличение времени разгона за счет снижения пускового тока возможно только при небольшой нагрузке на валу. Это является основным недостатком всех УПП

Поэтому для оборудования с тяжелыми условиями старта (большой нагрузкой на валу во время запуска), применяются специальные электродвигатели с фазным ротором. Узнать о свойствах данных двигателей можно из соответствующего раздела в на данном ресурсе, перейдя по ссылке.

Звигатель с фозім ротором, необходим для оборудования с тіжелім запуском

Также необходимо учитывать, что во время мягкого запуска происходит увеличенный нагрев обмоток и электронных силовых ключей пускового устройства. Для охлаждения полупроводниковых ключей необходимо использование массивных радиаторов, которые увеличивают стоимость аппарата. Поэтому уместно использование УПП для кратковременного разгона двигателя с дальнейшим шунтированием ключей прямым напряжением сети. Подобный режим (переключение байпас ) делает компактней и дешевле электронное устройство плавного пуска асинхронных двигателей, но ограничивает количество запусков в определенном интервале ввиду требуемого времени для охлаждения ключей.

Структурная схема шунтирования силовых полупроводниковых ключей (байпас)

Основные параметры и характеристики УПП

Ниже в тексте будут приведены схемы аппаратов плавного запуска для изучения и собственноручного изготовления. Для тех, кто не готов осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, полагаясь на готовое изделие, будет полезной информация о существующих разновидностях софт стартеров.

Пример аналогово и цифрового УПП, в модульном исполнении (устанавливается на DIN-рейку)

Одним из главных параметров при выборе УПП является мощность обслуживаемого электромотора, выраженная в киловаттах. Не менее важным является время разгона и возможность регулировки интервала запуска. Данными характеристиками обладают все существующие софт стартеры. Более совершенные УПП являются универсальными и позволяют настраивать параметры мягкого запуска в широком диапазоне значений относительно характеристик двигателя и требований технологического процесса.

Пример универсального софтстартера

В зависимости от типа софт стартера в них могут присутствовать различные опции, повышающие функциональность аппарата и позволяющие осуществлять контроль работы электродвигателя. Например, при помощи некоторых УПП возможно осуществление не только плавного запуска электромотора, но и его торможение. Более совершенные софт стартеры осуществляют защиту двигателя от перегрузок и позволяют также регулировать вращательный момент ротора при пуске, останове и работе.

Пример различий в технических характеристиках различных УПП от одного производителя

Разновидности софт стартеров

По способу подключения УПП подразделяются на три вида:

УПП своими руками

Для самостоятельного изготовления УПП используемая схема плавного пуска асинхронного двигателя своими руками будет зависеть от возможности и навыков мастера. Самостоятельное смягчение пусковых перегрузок при помощи автотрансформатора доступно практически любому пользователю без специальных знаний, но данный способ является неудобным ввиду необходимости ручной регулировки старта электродвигателя. В продаже можно встретить недорогие устройства плавного запуска, которые придется самостоятельно подключить к электроинструменту, не обладая глубокими познаниями в радиотехнике. Пример работы до и после софт стартера, а также его подключение показано на видео ниже:

Для мастеров, обладающих общими знаниями в электротехнике, и владеющих практическими навыками электромонтажа подойдет для собственноручного осуществления плавного запуска схема переключения «звезда-треугольник». Данные схемы, несмотря на их солидный возраст, широко распространены и успешно используются по сей день ввиду простоты и надежности. В зависимости от квалификации мастера в сети интернет можно найти схемы УПП для повторения своими руками.

Пример схемы относительно простого двухфазного УПП

Современные софт стартеры имеют внутри сложную электронную начинку из множества электронных деталей, работающих под управлением микропроцессора. Поэтому для изготовления аналогичного УПП своими руками по имеющимся в сети интернет схемам необходимо не только мастерство радиолюбителя, но и навыки программирования микроконтроллеров.

Угловую шлифовальную машинку, получившую на постсоветском пространстве прозвище “болгарка”, 3-4 десятка лет назад в своей домашней мастерской хотел иметь каждый хозяин. Тогда для большинства людей это действительно была мечта, поскольку производил этот электрический инструмент только один завод – “Элтос-Болгарка” в болгарском городе Пловдив (отсюда и народное название). И хотя за прошедшее время количество и ассортимент болгарок выросли неимоверно, главные узлы конструкции инструмента не изменились.

Болгарка используются не только для шлифовки и полировки поверхностей, но и для обработки металла, бетона (с помощью алмазных или абразивных кругов).

Устройство электрического оборудования болгарки

За 40 лет внешний вид болгарки практически не изменился: продолговатый корпус с вмонтированными внутрь двигателем и редуктором, сбоку прикрученная ручка и защитный кожух.

Болгарка, как и любой инструмент, рано или поздно отказывается работать. Но бывают ситуации, когда для устранения неисправности достаточно простейшего ремонта электрического оборудования. Чтобы выполнить этот мелкий ремонт, нужно иметь понятие, как такое оборудование работает внутри, и уметь читать его электрическую схему.

Электрическая схема шлифовальной машинки состоит из таких элементов:

• якорь;
• коллектор;
• электрощетки;
• редуктор;
• статор;
• ручки-держатели;
• силовой кабель с вилкой.

Каждый из этих элементов выполняет в электрической цепи свои функции, неисправность каждого ведет к остановке работы инструмента. Например, якорь, являясь вращающимся элементом цепи, отвечает за вращения шлифовального диска. Чтобы заставить диск вращаться, якорь должен крутиться с еще большей скоростью. Поэтому чем больше скорость вращения якоря, тем больше мощность инструмента.

Коллектор – это площадка на якоре, на которую выходят все силовые и управляющие кабели. Его задача – переводить проходящие по обмоткам сигналы на понятный двигателю и управляющему блоку язык. Если снять крышку корпуса, то его отполированные пластины сразу бросаются в глаза, тем более что имеют сравнительно большие размеры.

Предназначение электрощеток – обеспечивать подвод тока к коллектору от силового кабеля. Если они находятся в нормальном рабочем состоянии, то через вентиляционное отверстие будет видно их ровное свечение. Если же свечение незаметно или оно пульсирует, то это признак того, что со щетками есть проблемы.

Редуктор – очень важная деталь не только электрической схемы, но и всей конструкции болгарки. Его предназначение – подавать энергию от вращающегося якоря к шлифовальному диску, обеспечивая таким образом его вращение. Фактически именно редуктор отвечает за скорость и мощь вращения шлифовального диска болгарки.

Статор – наиболее технически сложный узел в электрической схеме болгарки. В нее впрессованы все обмотки якоря и ротора, определяющие их вращение. Находящиеся в статоре обмотки катушек рассчитаны до последнего витка. При выходе статора из строя удачно выполненная непрофессионалом его перемотка – очень редкий случай. Поэтому если в болгарке сломался статор, то лучше не рисковать и устранять его неисправность в мастерской.

Вернуться к оглавлению

Прочтение электрической схемы

Но знать предназначение основных элементов электросхемы инструмента мало, нужно еще уметь эту схему читать. И хотя электрическая схема у болгарки – не самое сложное, что может вам встретиться из электрических схем, но даже в ней человеку, далекому от электричества, разобраться без посторонней помощи бывает сложно.

Схема болгарки устроена так: две обмотки статора подключены последовательно через кабель к сети с напряжением 220 В и электрически не связаны между собой. Их включение/выключение осуществляется при помощи выключателя, механически связанного с кнопкой пуска болгарки. Каждая обмотка через контакт соединена с графитовой щеткой.

Дальше электрическая цепь путем двух параллельно подключенных к графитовым щеткам обмоток идет на ротор, где и замыкается на контактах его коллектора. Примечательно, что якорную обмотку составляет множество обмоток, но непосредственно к графитовым щеткам подключены только две. В 9 случаях из 10 выход из строя шлифовальной машинки, как и любого электроинструмента, случается из-за разрыва в электрической цепи.

Для диагностики цепи и обнаружения в ней неисправностей используют специальный прибор – мультиметр. Этот портативный тестер пригодится не только для диагностики болгарки, но и любого другого электроинструмента, вплоть до электропроводки в доме.

Тестирование всегда следует начинать на участке ввода электрического тока и последовательно прозванивать мультиметром все элементы электрической цепи. Для проверки проводимости электричества мультиметр следует выставить в положение минимального сопротивления.

Вернуться к оглавлению

Устранения мелких неисправностей

Если при нажатии на кнопку “Пуск” болгарка не запускается, вполне возможно, что причина поломки не слишком серьезная и машинку можно починить своими силами. Существует правило ремонта любого электроинструмента – двигаться от простого к сложному.

В приведенной ситуации в 9 случаях из 10 причиной неисправности будет разрыв электрической цепи на участке от источника питания к графитовым щеткам. Первым делом нужно снять кожух и проверить тестером, подводится ли электричество к кнопке “Пуск”. Если электрический ток на клеммы кнопки не поступает, то достаточно поменять старый электрический провод на новый, чтобы отремонтировать инструмент.

Если ток поступает на пусковой механизм, но не идет дальше, то проблема в самой кнопке пуска. Ее нужно заменить, но делать это следует не спеша. Сначала требуется аккуратно разобрать пусковой механизм, при этом не поленитесь промаркировать снимаемые контакты. Для замены пришедшей в негодность кнопки подойдет любая, подходящая по размеру и с аналогичными параметрами. Особенно внимательными нужно быть при обратном подключении контактов, поскольку их неправильный монтаж наверняка обернется сгоревшей обмоткой или заклиненным якорем.

Если и электрический провод, и пусковая кнопка в полной исправности, но ток не поступает на графитовые щетки, нужно для начала зачистить прикрепленные к коллектору контактные пластины щеткодержателей. Если же и после выполнения этой процедуры болгарка не включается, то следует поменять сами щетки.

Плавный пуск получил широкое применение в безопасном запуске электродвигателей. Во время запуска двигателя происходит превышение номинального тока (Iн) в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение эксплуатационного периода мотора, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно из-за этой причины и рекомендуется сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками, где он не предусмотрен.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы , имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm - магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров , выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ фирмы «Интерскол». Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого - износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор - полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Поскольку в последнее время очень широко распространилось применение асинхронного двигателя , в связи с его простотой, надежностью и небольшой ценой. Это стало причиной его широкого применения в промышленности. С целью улучшения его характеристик и продления срока работы, имеется большое число различных приспособлений, способных к регулировке, старту, либо защите движка. Вот об одном из них я и расскажу в этой статье.

Этим устройством является устройство плавного пуска электродвигателя (сокращенно УПП), иначе называемое софт-стартером, несмотря на то, что это название можно использовать к любым приспособлениям, способным выполнить плавный старт движка.

УПП асинхронных двигателей современного типа сменяет собой все прежние методы, вроде старта способом «переключение звезда-треугольник», либо пуска при помощи реостата. Необходимо иметь ввиду тот факт, что способ этот не дешев, следовательно, использование его должно быть оправдано. Само собой разумеется, что стоимость устройства сильно зависит от требуемой мощности, стартового функционала и защитных свойств и колеблется от 2 до 10 тысяч рублей, а иногда и более.

Принцип действия

Во время старта мотора, появляется немалый пусковой момент (вследствие необходимости преодоления нагрузочного момента на валу).

Для создания этого момента, двигатели забирают из сети большое количество энергии, что является одной из пусковых проблем – просадкой напряжения.

Этот фактор может плохо повлиять на других потребителей энергии, находящихся в этой сети. Еще одним неприятным фактором является возможность повреждение механических частей привода вследствие резкого пускового рывка.

Другую проблему при запуске создают немалые стартовые токи. Такие токи, при протекании по обмоткам мотора, выделяют очень много тепла, создавая опасность повреждения изоляции обмоток и выхода из строя двигателя в результате виткового замыкания.

Вот для избавления от всех подобных проявлений отрицательного характера во время старта двигателя и применяют УПП, позволяющее уменьшить токи старта, в результате чего значительно уменьшить просадки напряжения и, как следствие, нагрев обмоток.

Снижая стартовые токи, мы снижаем пусковой момент, в результате чего происходит смягчение ударов во время пуска и, как следствие, сохранение механических деталей привода. Весьма немалым плюсом УПП следует считать то, что при запуске нет рывков, а ускорение плавное.

По внешнему виду такое устройство представляет из себя прямоугольной формы модуль со средними размерами, имеющий контакты, к которым подключают мотор и цепи управления. Некоторые из таких устройств имеют ЖК-экран, индикаторы и кнопки, которые позволяют задавать разные пусковые режимы, выполнять съем показаний, ограничение тока и т.д. Кроме того, устройства оснащаются сетевым разъемом, при помощи которого выполняют его программирование и обмен данными.

Хотя эти устройства и именуются устройствами плавного пуска электродвигателя, но позволяют они выполнять не только старт, но и остановку движка. Помимо этого, в них имеется всевозможный защитный функционал, такой как, например, защита от КЗ, тепловая защита, контроль пропадания фаз, превышения токов пуска и изменения питающего напряжения. Помимо этого, в устройствах имеется память, в которую записываются возникающие ошибки. Следовательно, при помощи сетевого разъема, можно произвести их считывание и расшифровку.

Реализация плавного старта двигателей с использованием этих устройств происходит посредством медленного подъема напряжения (при этом мотор плавно разгоняется) и уменьшения токов запуска. Параметры, которые при этом подлежат регулировке, это, как правило, первичное напряжение, разгонное время и время остановки. Делать первичное напряжение слишком маленьким не выгодно, т.к. при этом значительно снижается момент пуска, по этой причине он устанавливается в пределах 0.3-0.6 от номинала.
При старте напряжение быстро поднимается до выставленного заранее напряжения старта, после чего, в течение установленного разгонного времени, медленно увеличивается до номинала. Движок в это время плавно, но быстро разгоняется до необходимой скорости.

Сейчас такие устройства изготавливают многие предприятия (в основном зарубежные). Функций у них много и их можно программировать. Однако, при всем этом, у них есть один большой минус – достаточно большая стоимость. Но есть возможность создания подобного устройства и своими руками, тогда оно будет стоить значительно дешевле.

Устройство плавного пуска электродвигателя своими руками

Приведу одну из возможных схем подобного устройства. Основой для построения такого устройства может стать регулятор мощности фазового типа, выполненный в виде микросхемы КР1182ПМ1. В этой схеме их установлено три (на каждую фазу свой). Схема представлена на рисунке ниже.

Данная схема предназначена для работы с двигателем 380в*50гц. Обмотки мотора соединены в «звезду» и подключены на выходные цепи схемы (они имеют обозначения L11, L2, L3). Общая точка обмоток движка цепляется на вывод сетевой нейтрали (N). Цепи выхода выполнены на встречно-параллельных парах тиристоров импортного производства, имеющих при малой цене достаточно высокие показатели.

Питание на схему приходит после того, как замкнется главный выключатель g1. Но, движок еще не запускается. Причина этому – обесточенные обмотки релюх к1-к3, вследствие чего, выводы 3 и 6 микросхем оказываются зашунтированными их нормально-закрытыми контактами (через сопротивления r1-r3). В результате этого, емкости с1-с3 не заряжаются, а микросхемы не вырабатывают импульсы управления.

Запуск схемы выполняется путем замыкания тумблера sa1. Это приводит к подаче напряжения 12 вольт на обмотки реле, что, в свою очередь, дает возможность заряда конденсаторов и, как следствие, увеличения угла открывания тиристоров. С помощью этого достигается плавный подъем напряжения обмоток двигателя. При достижении полного заряда конденсаторов, тиристоры откроются на наибольший угол, чем будет достигнута номинальная частота вращения движка.

Чтобы отключить двигатель, достаточно разомкнуть контакты sa1, что заставит отключиться релюхи и процесс пойдет в обратном направлении, обеспечив торможение двигателя.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.