Блок регулировки оборотов коллекторного двигателя

Как сделать плавный пуск и регулятор оборотов для болгарки

Все бюджетные варианты УШМ имеют несколько недостатков. Во-первых, не имеется системы плавного пуска. Это очень важная опция. Наверняка все из вас включали этот мощный электроинструмент в сеть, и при запуске наблюдали, как падает накал лампочки, которая также подключена к этой сети.

Такое явление происходит по той причине, что мощные электродвигатели в момент запуска потребляют огромные токи, из-за которых проседает напряжение сети. Это может вывести из строя сам инструмент, особенно китайского производства с ненадежными обмотками, которые могут в один прекрасный день сгореть во время пуска.

То есть система мягкого старта защитит и сеть, и инструмент. К тому же в момент запуска инструмента происходит мощная отдача или толчок, а в случае внедрения системы мягкого старта такого, разумеется, не будет.

Во-вторых, отсутствует регулятор оборотов, который позволит долго работать инструментом, не нагружая его.

Схема, представленная ниже, от промышленного образца:

Она внедряется производителем в дорогие приборы.

К схеме можно подключать не только «болгарку», но и, в принципе, любые приборы – дрель, фрезерные и токарные станки. Но с учетом того, что в инструменте должен стоять именно коллекторный двигатель.

С асинхронными двигателями такое не пройдет. Там необходим частотный преобразователь.

Итак, необходимо сделать печатную плату и приступить к сборке.

Скачать плату можно по следующей ссылке, что внизу статьи.

В качестве регулирующего элемента задействован сдвоенный операционный усилитель LM358, который с помощью транзистора VT1 управляет силовым симистором.

Итак, силовым звеном в этой схеме является мощный симистор типа BTA20-600.

Такого симистора не оказалось в магазине и пришлось купить BTA28. Он чуть мощнее того, что по схеме. В общем, для двигателей с мощностью до 1 кВт можно использовать любой симистор с напряжением не ниже 600 В и током от 10-12 А. Но лучше иметь некоторый запас и взять симисторы на 20 А, все равно они стоят копейки.

Во время работы симистор будет греться, поэтому на него необходимо установить теплоотвод.

Чтобы не было вопросов по поводу того, что двигатель при пуске может потреблять токи, которые значительно превышают максимальный ток симистора, и последний может попросту сгореть, помните, что схема имеет мягкий старт, и пусковые токи можно не принимать во внимание.

Наверняка всем знакомо явление самоиндукции. Этот эффект наблюдается при размыкании цепи, к которой подключена индуктивная нагрузка.

То же самое и в этой схеме. Когда резко прекращается подача питания на двигатель, ток самоиндукции с него может спалить симистор. А снабберная цепь гасит самоиндукцию.

Резистор в этой цепи имеет сопротивление от 47 до 68 Ом, а мощность от 1 до 2 Вт. Конденсатор пленочный на 400 В. В данном варианте самоиндукция как побочный эффект.

Резистор R2 обеспечивает токогашение для низковольтной цепи управления.

Сама схема в какой-то мере является и нагрузкой, и стабилизирующим звеном. Благодаря этому после резистора можно не стабилизировать питание. Хотя в сети есть такие же схемы с дополнительным стабилитроном, использовать его бессмысленно, поскольку напряжение на выводах питания операционного усилителя в пределах нормы.

Возможные варианты замен для маломощных транзисторов можно увидеть на следующей картинке:

Печатная плата, которая упоминалась ранее, представляет собой только плату для устройства плавного пуска, и в ней нет компонентов для регулировки оборотов. Это сделано специально, поскольку в любом случае регулятор нужно выводить с помощью проводов.

Настройка регулятора выполняется с помощью многооборотного подстроечного резистора на 100 кОм.

А основная регулировка уже с помощью резистора R5. Стоит сказать, что схема такого рода не позволит осуществлять регулировку от нуля, только от 30 до 100%.

Если нужен более мощный регулятор, то его можно собрать по следующей схеме:

Эта схема позволяет регулировать мощность практически от нуля, но для «болгарки» это не имеет смысла.

Вначале схема обязательно проверяется на работоспособность путем подключения в качестве нагрузки лампочки на 40-60 Вт 220 В.

Если все в порядке, то после отключения от сети сразу же нужно проверить симистор на ощупь – он должен быть холодным.

Далее, плата подключается к «болгарке» и производится запуск.

Если все работает нормально – «болгарка» запускается плавно, и регулируются обороты, — то пора приступать к тестам под нагрузкой.

Блок регулировки оборотов коллекторного двигателя

• Статьи

• Усилители мощности
• Светодиоды
• Блоки питания
• Начинающим
• Радиопередатчики
• Разное
• Ремонт
• Шокеры
• Компьютер
• Микроконтроллеры
• Разработки
• Обзоры и тесты
• Обратная связь

• Статьи

• Усилители мощности
• Светодиоды
• Блоки питания
• Начинающим
• Радиопередатчики
• Разное
• Ремонт
• Шокеры
• Компьютер
• Микроконтроллеры
• Разработки
• Обзоры и тесты
• Обратная связь

Плавный пуск и регулировка оборотов болгарки

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

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

Представленная схема срисована с промышленного образца, устанавливаемая на дорогие приборы. Ее можно использовать не только для болгарки, но и для дрели, фрезерного станка и др., где стоит коллекторный двигатель. Для асинхронных двигателей схема не подойдет, там требуется частотный преобразователь.

Сначала нарисовал печатную плату для системы плавного пуска, без компонентов для регулировки оборотов. Это сделано специально, т.к. в любом случае регулятор надо выводить проводами. Имея схему каждый сам разберется что куда подключить.

В схеме регулирующим элементом является сдвоенный операционный усилитель LM358, через транзистор VD1 управляющий силовым симистором BTA20-600. Я не достал его в магазине и поставил BTA28 (более мощный). Для инструмента до 1кВт подойдет любой симистор с напряжением более 600В и током 10-12А. Т.к. схема имеет мягкий старт, то пусковые токи не спалят такой симистор. В ходе работы симистор нагревается и его следует установить на радиатор.

Известно явление самоиндукции, которое наблюдается при размыкании цепи с индуктивной нагрузкой. В нашей схеме цепь R1-C1 гасит самоиндукцию при выключении болгарки и защищает симистор от пробоя. R1 от 47 до 68 Ом, мощностью 1-2Вт. Конденсатор пленочный на 400В.

Резистор R2 обеспечивает ограничение тока для низковольтной части цепи управления. Сама эта часть является и нагрузкой, и в какой-то мере, стабилизирующим звеном. Благодаря этому после резистора можно не стабилизировать питание. Хотя есть вариант такой же схемы с дополнительным стабилитроном. Я его не поставил, т.к. напряжение питания микросхемы, итак, в пределах нормы.

Возможные замены маломощных транзисторов указаны под схемой.

Подстройку регулятора делают с помощью многооборотного резистора R14, а основную регулировку резистором R5. Схема не дает регулировку мощности от 0, а только от 30 до 100%. Если же нужен более простой мощный регулятор от 0, то можно собрать вариант проверенный годами. Правда для болгарки получение минимальной мощности бессмысленно.

Проверяем работоспособность схемы подключив лампочку на 220В мощностью 40-60Вт. Если яркость регулируется, то отключив от сети проверяем на ощупь симистор на тепловыделение. Он должен оставаться холодным. Далее подключаем плату к болгарке и проверяем плавность пуска и регулировку оборотов без нагрузки. Если все в порядке переходим к тестированию под нагрузкой.

Так дешевая болгарка превратилась в инструмент среднего уровня.

Компоненты для сборки

• LM358 можно купить тут
• S9014 можно купить тут
• S9015 можно купить тут
• Набор резисторов можно купить тут
• BTA20-600 можно купить тут

Регулятор оборотов для электродвигателя

Изготавливая различные самоделки, приходится сталкиваться с рядом проблем и поиском их решений. Так и в случае с различными приспособлениями, которые имеют в своей конструкции коллекторный электродвигатель.

Очень часто нужно сделать так, чтобы двигатель имел регулируемые обороты. Для этих целей используется регулятор (контроллер) оборотов двигателя, который можно собрать своими руками.

Представленный ниже регулятор для электродвигателей позволяет не только обеспечить плавный пуск мотора и степень регулировки оборотов, но и защитить двигатель от перегрузок. Работать контроллер может не только от 220 Вольт, но и от пониженного напряжения, вплоть от 110 Вольт.

Характеристики самодельного контроллера

• Диапазон напряжений (110-240 Вольт);
• Возможность регулировки оборотов электродвигателя, от 9-99%;
• Нагрузка, до 2,5 кВт;
• Рабочая мощность, не более 300 Вт.

Самодельный регулятор оборотов для электродвигателя имеет низкий уровень шума, он позволяет осуществлять плавную стабилизацию оборотов и осуществлять мягкий пуск электродвигателя.

Ниже будет представлена схема регулятора оборотов для электродвигателя и принцип его работы.

Схема регулятора оборотов для электродвигателя

Чтобы собрать регулятор оборотов для двигателя потребуется генератор ШИМ импульсов и симистор для управления двигателем. Диод и резистор D1 и R1, позволяют снижать напряжение для питания двигателя, а конденсатор C1, призван обеспечивать фильтрацию тока на входе электроцепи.

Элементы P1, R5 и R3 — это делители напряжения с возможностью регулировки его значений. Резистор R2, который указан на схеме регулятора оборотов электродвигателя, позволяет синхронизировать внутренние блоки регулятора с основным симистором (ВТ139), на котором собственно и работает регулятор оборотов.

Ниже на рисунке можно увидеть наглядное расположение всех элементов регулятора оборотов для электродвигателей. Обязательно следует безопасно расположить элементы, так как работа регулятора осуществляется от опасного напряжения в 220 Вольт.

Мощность и нагрузка регулятора оборотов

К самодельному регулятору оборотов двигателя, сделанному по выше представленной схеме, можно подключить нагрузку не более 2 кВт. В случае увеличения нагрузки осуществляется замена главного симистора BT138/800. Если симистор устанавливается большего номинала, то его рекомендуется вынести за пределы общей платы, и обязательно установить на радиатор охлаждения, который можно сделать из куска алюминиевой полосы.

Примечательно то, что подобный регулятор можно использовать не только с электродвигателями, но и с лампами освещения. Таким образом, дёшево и сердито, можно собрать регулятор для яркости ламп освещения.

Подписывайтесь на мой канал в Дзен. Всем удачи, и мирного неба над головой!

Регулятор оборотов коллекторного двигателя

На сегодняшний день практически все современные электроинструменты оснащены коллекторными двигателями. Они относятся к более универсальным конструкциям, поскольку могут работать не только при переменном, но и при постоянном напряжении. Однако данный тип электродвигателей обладает высокой частотой оборотов, которая не всегда требуется в рабочих процессах. В подобных ситуациях изменить частоту вращения и обеспечить плавный пуск поможет регулятор оборотов коллекторного двигателя, способный создавать наиболее оптимальные скоростные режимы.

1. Устройство и принцип работы
2. Необходимость регулятора оборотов
3. Действие регулятора оборотов
4. Выбор регулятора оборотов
5. Самостоятельная сборка регулятора

Устройство и принцип работы

Современная бытовая техника и электроинструменты укомплектованы коллекторными и асинхронными электродвигателями. В самых современных устройствах второй вариант практически не применяется, поэтому более подробно следует рассматривать электродвигатели коллекторного типа.

Эти устройства отличаются компактностью, простотой управления и повышенной мощностью. Принцип действия такой же, как и у всех электродвигателей, основанный на вращении прямоугольной рамки, помещенной между магнитными полюсами, и по которой пропущен электрический ток.

В коллекторных двигателях функцию вращающейся рамки выполняют скользящие контакты, к которым также подводится ток. После поворота рамки на 180 ток начинает течь по этим контактам в обратном направлении. Сама рамка будет вращаться в прежнем напрявлении, при этом плавного вращения она не обеспечивает. Для того чтобы вращение было плавным, в конструкции двигателя используется большое количество этих рамок.

В состав агрегата входят следующие элементы:

• Вращающаяся часть является ротором, а внешний магнит – статором.
• Основой скользящих контактов являются графитовые щетки, через которые к вращающемуся якорю подается напряжение.
• Характеристики вращения отслеживаются тахогенератором. Если равномерность движения нарушается, он выполняет корректировку напряжения, обеспечивая более плавный ход.

Статор может состоять не только из одного, но и из двух магнитов, соответственно, с двумя парами полюсов. В отдельных конструкциях используются не статические магниты, а электромагнитные катушки. Скорость двигателя регулируется очень просто – всего лишь путем изменения величины подаваемого напряжения. Ось вращения соединяется с рабочей частью напрямую, без каких-либо промежуточных элементов.

Необходимость регулятора оборотов

Регулирующее устройство по своей сути является частотным преобразователем. Схема регулятора оборотов создана на основе мощного транзистора, с помощью которого инвертируется напряжение, обеспечивается плавная остановка и пуск.

Все необходимые действия осуществляются посредством ШИМ – широтно-импульсного модулятора, управляющего электрическими устройствами. С его помощью создаются синусоиды заданной конфигурации для постоянного и переменного тока.

За счет установленных частотных преобразователей, регулятор оборотов коллекторного электродвигателя способен точно контролировать необходимые электрические процессы. В результате, скорость вращения может быть изменена в сторону увеличения или уменьшения, обороты поддерживаются на установленном уровне, а сам инструмент оказывается защищенным от резких перепадов оборотов.

Электродвигатель использует только то количество электроэнергии, которое необходимо для выполнения работы. Экономия потребления электричества достигает до 50% при снижении скорости вращения всего лишь на 20%

Действие регулятора оборотов

Работа регулятора оборотов коллекторного двигателя происходит следующим образом.

После запуска агрегата на полной мощности, электрическому току приходится преодолевать сопротивление полной нагрузки, повторяющееся несколько раз. Под действием тока обмотки двигателя деформируются и начинают выделять тепло в течение продолжительного времени. Это приводит к существенному снижению ресурса и движок становится менее долговечным.

Таким образом, регулятор выполняет функцию ступенчатого инвертора, осуществляющего двойное преобразование энергии.

Частотный регулятор напряжения выпрямляет ток на 220 В или 380 вольт, в зависимости от входного напряжения. Для этих целей используется выпрямляющий диод, расположенный на входе. После этого ток фильтруется через конденсаторы, далее происходит формирование широтно-импульсной модуляции. В конечном итоге после регулировки система оказывается подготовленной к созданию необходимой конфигурации синусоиды.