Болгарки с плавным пуском: устройство и подключение пускателя

Обычная розетка, если ее немного доработать, может продлить жизнь любому вашему инструменту — болгарке, циркулярной пиле, триммеру и т.п.

Все что для этого нужно — маленькая коробочка плавного пуска стоимостью около 200 рублей. Например такой марки как KRRQD12A.

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.

Управляющая часть

Рассмотрим работу управляющей части схемы подключения УПП.

Важный элемент здесь – входные клеммы цепи запуска и останова. Существует два вида схемы управления – 2-проводная и 3-проводная. Вид управления выбирается пользователем через панель управления.

Схема управления через два провода

На схеме показан ключ с фиксацией (переключатель) К. При замыкании его контактов УПП запускается, при размыкании начинается процесс плавного останова двигателя.

Контакт «Мгновенный стоп» в нормальном состоянии должен быть замкнут. Им показана аварийная цепь, например, кнопка «Аварийный останов», либо концевые выключатели открытия защитных ограждений. Как только эта цепь рвется, устройство плавного пуска аварийно останавливает двигатель.

Схема управления через три провода

В данном случае используются 3 провода, которые подключаются к контактам 8, 9, 10. При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» (без фиксации) софтстартер начинает процесс разгона электродвигателя, при нажатии кнопки «Стоп» (также без фиксации) начинается процесс останова.

Запуск УПП также может быть произведен посредством промежуточного реле. Это целесообразно для исключения ложных срабатываний в случае длинных проводов управления или сложной помеховой обстановки.

Схема двухпроводного управления с использованием промежуточного реле КА показана ниже.

Обозначения на схеме: KS – переключатель «Пуск/Стоп» с фиксацией, КА – катушка и контакт реле. Нормально замкнутые контакты К – цепь мгновенного стопа, о которой говорилось выше.

Для удобства оператора на посту управления могут быть установлены две кнопки – «Пуск» и «Стоп». При размещении поста на значительном удалении от устройства плавного пуска может быть использовано промежуточное реле, как это показано на схеме ниже:

На рисунке представлена классическая схема включения и выключения реле с самоподхватом. Здесь также используется двухпроводная схема через контакты реле КА.

В устройстве плавного пуска Prostar PRS2 имеются и выходные клеммы (см. общую схему подключения):

• 01-02 – выход на байпас для управления шунтирующим контактором (было рассмотрено выше).
• 03-04 – программируемый выход. Включается при событии, которое может быть запрограмировано при настройке устройства плавного пуска.
• 05-06 – выход ошибки. Срабатывает при любой аварии УПП.
• 11-12 – аналоговый токовый выход для контроля тока электродвигателя.

У софтстартеров других производителей могут отличаться номера клемм, значения напряжений и пр. Уточнить нюансы подключения можно в инструкции к конкретной модели УПП.

Другие полезные материалы:
Общие сведения об устройствах плавного пуска
Выбор частотного преобразователя
Подробно о редукторах
Обзор устройств плавного пуска SIEMENS

Устройство, что это за элемент

Устройство плавного пуска представляет собой электронный блок, вмонтированный в электрическую часть болгарки. В промышленных образцах он выполнен в виде электронной платы, основу которой составляет специальная микросхема. Наиболее известные и популярные из них К1182, LM358.

Выходные характеристики электронного блока позволяют избежать резкого возрастания пускового тока, тем самым обеспечить плавное нарастание оборотов шпинделя до рабочих оборотов. Незначительный минус — небольшая задержка начала выполнения технологической операции.

Регулятор оборотов

УШМ Makita 9565CV с плавным пуском и регулировкой оборотов. Фото 220Вольт

Для увеличения функциональных возможностей болгарки наличие регулятора оборотов на ней является определяющим фактором. Различные материалы и технологические операции для эффективного выполнения требуют определенных режимов вращения рабочего инструмента. Так, например, древесину или пластик не стоит обрабатывать на больших оборотах из-за увеличенного количества тепла способного разрушить структуру материала. Шлифование и полирование различных поверхностей требуют подбора нужных скоростей вращения инструмента для получения качественных показателей шероховатости.

Регулятор оборотов, также как и устройство плавного пуска, представляет из себя электронный блок. Различие состоит в том, что во время плавного пуска параметры меняются автоматически с помощью микросхемы, а регулировка оборотов производится вручную. Такой электронный блок называют диммером.

Схема блока Интерскола, Лепсе и прочие, схема на тиристоре, фото

Как отмечалось ранее, основу любого устройства плавного пуска составляет специальная микросхема. На болгарках имеющих такую опцию они устанавливаются производителем. Если пользователь желает доработать болгарку с целью оснащения функцией плавного пуска можно приобрести отдельно продающийся блок. Вариант изготовления своими руками также имеет право на существование. Ниже приведена одна из схем блока плавного пуска от производителя.

Основными элементами схемы являются:

• собственно сама микросхема на основе полупроводниковых управляющих тиристоров;
• конденсаторов различной емкости;
• сопротивлений влияющих на время действия управляющих сигналов;
• силового симистора, управляемого с помощью микросхемы и ограничивающего мощность (число оборотов) на выходе.

Принцип работы схемы следующий.

• Переменное напряжение из сети поступает на микросхему.
• Следует отметить, что тиристоры, из которых собрана микросхема, начинают работать при определенном напряжении. Напряжение на ней формируется через конденсатор, который заряжается с некоторым запаздыванием. Требуется некоторое время, чтобы он зарядился полностью.
• Силовой симистор также будет работать с запаздыванием, так как управляется с помощью микросхемы.
• При переменном сетевом токе описанные выше процессы осуществляются полупериодами, которые уменьшаются, вследствие наличия остаточных напряжений на элементах схемы. Поэтому напряжение на электродвигатель болгарки будет подаваться плавно, без резкого скачка.

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:

• Плавное увеличение нагрузки.
• Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
• Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
• Значительно повышение срока эксплуатации.

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:

• Сложные схемы.
• Перегрев обмоток при длительном запуске.
• 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.

Достоинства плавного пуска УШМ

Углошлифовальная машина Bosch GWS 17-150 CI Professional 0.601.798.0R6 с плавным пуском. Фото ВсеИнструменты.ру

Болгарки с опцией плавного пуска отличаются отсутствием следующих недостатков, присутствующих у электроинструмента без наличия этой функции.

• Щеточная коллекторная пара отличается повышенным искрением, что приводит к выгоранию ламелей коллектора.
• По той же причине быстрее изнашиваются щетки.
• Обмотки статора и ротора из-за повышенного значения пускового тока выходят из строя значительно чаще.
• Общая электросеть воспринимает пусковой бросок тока возможным срабатыванием защитного предохранителя. Однако, если работа производится, например, от генератора, то он может выйти из строя.
• Механическая часть болгарки в виде конических шестерен и опорных подшипников, испытывая повышенные нагрузки, имеет риск преждевременного выхода из строя.
• Повышенной силы рывок при запуске болгарки (особенно большой мощности) способен вырвать ее из рук, а при некоторых обстоятельствах нанести травму.

Нужен ли плавный пуск для электроинструмента

Учитывая перечисленные выше достоинства плавного пуска болгарки напрашивается ответ – безусловно нужен. Однако, небольшие бытовые болгарки относятся к категории, где низкая цена является одним из приоритетных параметров. Поэтому далеко не всегда есть смысл оснащать их блоком пуска, увеличивающим их продажную стоимость. Такие недорогие болгарки применяются в основном для работ, где не требуется профессионального мастерства.

Советы по выбору

Как правильно выбрать УШМ? Для этого стоит воспользоваться несколькими основными критериями.

Для выбора подходящего инструмента стоит определиться с конкретным видом работ, которые предстоит выполнять данным инструментом. Болгарки могут быть разных видов: сетевые, с аккумуляторами, бензиновые и пневматические.

Сетевые модели, пожалуй, распространены более всего. Такие болгарки работают от домашней сети, то есть – от простой розетки. Такие модели инструмента обладают высокой мощностью, компактностью и высокой скоростью вращения режущих дисков.

Но ограничение в работе с такой болгаркой связано с зависимостью от электросети. Например, при работе на улице не всегда поблизости есть розетка и приходится пользоваться различными удлинителями.

Аккумуляторные приборы лишены данного минуса. Они имеют специальное крепление для блоков питания, которые заряжаются от электросети. После зарядки работать таким инструментом можно без всяких проводов. Обычно такие болгарки имеют компактные размеры и небольшие диаметры режущих дисков. Как правило, стоят такие модели дороже стандартных инструментов. Также период их работы ограничен емкостью блока питания.

Бензиновые модели болгарок встречаются нечасто. Такие приборы отличаются крупными габаритами, ведь им необходим бак для топлива, а также двигатель внутреннего сгорания. Среди плюсов стоит выделить высокую мощность данных моделей, широкий спектр выбора дисков и автономность. К отрицательным аспектам относится их вес и объемность, высокий уровень шума и, конечно, дополнительные затраты на топливо для работы прибора.

Пневматические модели УШМ часто используются в производственных целях и очень редко для бытовых работ. Это необычные болгарки, которые работают от потока сжатого воздуха, нуждаются в специальном компрессоре. У таких моделей полностью исключена проблема перегревания, а период работы может быть ограничен только лишь человеческим фактором. Также такие модели являются самыми легкими и бесшумными.

Для несложных работ по обработке и шлифовке поверхностей подойдут легкие модели шлифовальных машин с небольшим диаметром режущего круга. Для работ по резке прочных материалов стоит подбирать более мощное и, соответственно, громоздкое оборудование с большим диаметром дисков. Диаметры дисков могут быть от 125 (минимальный размер) до 230 (максимальный размер) мм – то есть диапазон размеров довольно широкий. Универсальным диаметром режущего диска является 180 мм. Таким кругом можно и обрабатывать поверхности, и резать материал.

При выборе диска стоит провести внимательный визуальный осмотр. Даже небольшие повреждения и сколы могут привести к крайне печальным последствиям. К слову, почти 90% несчастных случаев при работе с болгаркой происходит по вине дефекта на режущих дисках.

Также важным критерием выбора является удобство работы. Болгарка должна быть снабжена удобными ручками, не должна выскальзывать из ладони и иметь большой вес. Многие болгарки имеют электронное реле для защиты от скачков напряжения и перегрузок. Это полезная функция, поэтому стоит выбирать инструмент с таким предохранителем.

Рекомендуется выбирать модели с функцией плавного запуска. Это поможет инструменту прослужить гораздо большее время, да и пользоваться болгаркой с такой функцией гораздо удобнее и безопаснее.

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).

Как сделать на полевом транзисторе и не только, подключить, проверить

Способ плавного пуска, основанный на применении полупроводников самый широко используемый на практике. В качестве полупроводниковых приборов могут использоваться следующие:

• тиристоры (пропускают ток в одном направлении) и симисторы (как бы собранные вместе два тиристора, в результате чего работают в обоих направлениях);
• полевые транзисторы;
• биполярные транзисторы IGBT.

В болгарках нашла применение схема на тиристорах и симисторах. Вообще другие варианты используются редко для изготовления плавного пуска и только в случае мощных электроинструментов.

Подробное описание как самостоятельно сделать, подключить и проверить плавный пуск можно ознакомиться по ссылке «Плавный пуск болгарки своими руками».

Модели на болгарку Вт

Для болгарок на 600 Вт применяются пускатели с контактными симисторами, у которых перегрузка не превышает 10 А. Также стоит отметить, что есть много устройств с обкладками. Они выделяются защищенностью и не боятся повышенной температуры. Минимальная частота для болгарок на 600 Вт равняется 30 Гц. При этом сопротивление зависит от установленного триода. Если он применяется линейного типа, то вышеуказанный параметр не превышает 50 Ом.

Если говорить про дуплексные триоды, то сопротивление при высоких оборотах может доходить до 80 Ом. Очень редко у моделей встречаются стабилизаторы, которые работают от компараторов. Чаще всего они крепятся сразу на модули. Некоторые модификации делаются с проводными транзисторами. У них минимальная частота стартует от 5 Гц. Они боятся перегрузок, но способны поддерживать большие обороты при

Регулятор оборотов своими руками

Сделать регулятор оборотов можно

, используя выпаянные платы регулятора пылесоса или швейной машинки, хотя детали устройства стоят недорого. Редуктор поддерживает определенное количество оборотов и скорость. Если скорости сильно большие, дело, скорее всего, в статоре, это устройство требует ремонта. Починить данное устройство можно и дома.

Функционирование коллекторного двигателя обеспечивается любым электрическим напряжением; при изменении мощности количество оборотов уменьшается или увеличивается. Изменяется это количество раз при помощи тиристорного регулятора оборотов.

Алгоритм сборки регулятора:

• Откручивается ручка, придумывается, куда поместить элементы схемы (если не хватает место, устройство делается в отдельной коробке).
• Резистор может быть изготовлен из алюминия.
• При несильном нагреве симистора хватит небольшого радиатора.
• Припаивание.
• Проклейка эпоксидной смолой.

Данное самодельное устройство способно прослужить годы. Иногда оно разгоняется после включения на повышенных скоростях, что свидетельствует о замыкании обмотки статора. Чаще всего статору нужна перемотка.

Характерные неисправности такие:

• разрыв или сгорание обмотки;
• Пробой изолирующей поверхности.

Как подключить?

Если необходимо подключить функцию плавного пуска к болгарке своими руками, то сделать это нужно через переходник. Входные контакты проводника необходимо подключить к блоку выпрямителя. Важную роль при этом играет правильное определение нулевой фазы. Контакты устройства закрепляются с помощью паяльной лампы. Для того чтобы проверить работоспособность устройства необходимо использовать специальный тестер.

Помимо прочего, регулятор оборотов шлифмашины реально разместить сразу в розетке. От неё и будет работать инструмент. Для подключения необходима распределительная коробка, розетка и обычный сетевой кабель. В распределительной коробке необходимо сделать отверстие (можно просверлить), чтобы вставить в него регулятор переменного тока. Плата помещается внутрь коробки, а розетка крепится на ней. Данный регулятор применим не только для шлифовальной машины, но и для любого прибора, который будет подключаться к данной розетке.

Важно помнить, что эти работы связаны с высоким напряжением. Поэтому крайне важно соблюдать технику безопасности во избежание несчастных случаев.

Итак, выше было рассмотрено, для каких именно целей в болгарках имеется функция плавного пуска и регулятор оборотов режущего круга. Обычно в современные инструменты данные функции уже встроены, но при их отсутствии при большом желании можно установить их и подключить самостоятельно.

О том, как сделать плавный пуск для болгарки, смотрите в видео ниже.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...