Таким образом, частотный преобразователь для углошлифовальной машины готов к использованию. Для удобства его можно установить в специальный корпус или прикрепить на деревянную панель. Необходимо учитывать, что инструмент является самодельным, и при работе с электрической сетью следует проявлять осторожность и внимательность.
Сделай сам! Регулятор оборотов для болгарки своими руками
Угловая шлифовальная машина, общепризнанная под названием «болгарка» или УШМ (углошлифовальная машина), в некоторых своих моделях оснащена встроенным регулятором оборотов. Однако, не все конструкции обладают данной функцией. Контроль скорости вращения диска в таком инструменте является не просто желательной опцией, а порой насущной необходимостью. Разнообразные материалы требуют соответствующей скорости реза или шлифовки; если устройство не выполняет данные требования, это может пагубно сказаться на качестве выполняемых работ.
В машинах, которые идут с функцией регулировки скорости, устанавливаются коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они способны функционировать как на постоянном, так и на переменном токе. Данная конструкция двигателя подразумевает возможность регулировки путем изменения тока в электрической цепи.
С развитием электроники современные регуляторы оборотов используют принцип импульсного управления, что приводит к минимальному нагреву компонентов и позволяет интегрировать их даже в компактные модели инструментов. Основным элементом управления является потенциометр, ручка которого обычно выводится на рукоятку машины для удобства пользователя.
Зачем контролировать скорость движения диска?
Различные материалы требуют различные скорости обработки, основываясь на их физических свойствах. Например, высокие скорости при минимальном давлении необходимы для резки твердых материалов, каких-либо иных приспособлений, так как в противном случае они могут раскалываться или повреждаться. Напротив, для мягких материалов, таких как термопласты и дерево, требуются низкие скорости:
- керамика: 10000 об/мин;
- металл: 8000 об/мин;
- твердые пластики: 5000 – 8000 об/мин;
- дерево: 3000 – 5000 об/мин;
- мягкие пластики: менее 2000 об/мин.
Все профессиональные инструменты оборудованы стабилизированным регулятором скорости, однако большинство недорогих бытовых моделей УШМ, с мощностью менее 1200 Вт, часто лишены данной функции. Данная статья посвящена тому, как изготовить такой регулятор самостоятельно для оптимизации эксплуатации инструмента и уменьшения оборотов.
Как собрать схему регулировки?
Традиционно схема регулирования скорости относительно проста и подразумевает фазово-импульсное управление симистором. Она состоит всего из нескольких компонентов, но, следует отметить, что она может не обеспечивать стабильной работы, поэтому профессиональные инструменты включают более сложные системы с обратной связью и защитой от перегрузки по току, например, с использованием микросхем U2008B и U2010B.
Также появляются более совершенные решения, основанные на ШИМ-регуляторах. Эти схемы несколько сложнее, и главные препятствия возникают на этапе их наладки и сборки. Для этого могут потребоваться высококачественные приборы, такие как осциллограф, стоимость которых может достигать десятков тысяч рублей. Необходимы также навыки обращения с большими деталями, чувствительными к статическим зарядкам. Поэтому это решение не подходит обычным пользователям.
Следовательно, наилучшим вариантом будет использование промежуточной схемы с симистором и микросхемой U2008. Эта схема требует лишь внимательной сборки и недорогих компонентов, что делает ее отличным вариантом для домашнего использования.
Принципиальная электрическая схема
Принципиальная схема регулятора приводится на изображении ниже:
Часть деталей, применяемых в данной схеме: резисторы типа МЛТ-0.25 и конденсаторы К73-17.
ВНИМАНИЕ! Резистор R2, независимо от его конструкции, должен быть хорошо изолирован; он напрямую связан с электрической сетью и требует особого внимания.
Конденсатор C4, выполненный в виде К50-35, должен быть рассчитан на напряжение 50 В. Следует отметить, что на вывод 5 микросхемы D1 подается отрицательное напряжение. Обычно в схемах общий провод обозначают как «минус», однако в данной конфигурации он обозначен положительным. Резистор R5 — МЛТ-0.5, а R7 — лучше выбрать многооборотный пленочный резистор. Для диода D1 можно воспользоваться типом КД105Б, КД105В или их аналогами. Резистор R8 — МЛТ-2, так как на нем будет иметь место падение значительного напряжения, в то время как резистор R9 будет рассмотрен позже.
Работа схемы
Микросхема U2008B функционирует как фазовый регулятор с стабилизацией по напряжению. В ней предусмотрены две функции: плавный запуск устройства и стабилизация скорости. На вывод 1 подается сигнал от датчика тока. Если настраивается функция плавного пуска, к этому выводу подключается электролитический конденсатор ёмкостью несколько микрофарад.
К выводу 2 присоединяют конденсатор для фазозадающей цепи. Вывод 3 — это вход для управления углом открывания симистора. Чем больше угол, тем позже симистор открывается в каждом полупериоде, и тем меньше энергии передается на нагрузку. Вывод 4 — это общий вывод, который служит «землей» для схемы. Не следует путать его с физическим заземлением. Вывод 5 предназначен для питания микросхемы от выпрямителя через резистор R8, диод D1 и конденсатор C4.
Вывод 6 служит для настройки минимального угла открывания симистора, который настраивается так, чтобы при крайнем положении резистора R2 в нагрузке достигался максимальный уровень мощности. Вывод 7 предназначен для входа сигнала напряжения сети, который используется микросхемой для компенсации фазового сдвига и автоматического перезапуска. Внутренняя защита по току в нагрузке осуществляется самой микросхемой.
Вывод 8 является выходом импульсов, управляющих симистором.
Резистор R9 подбирается так, чтобы напряжение на нем находилось в пределах ±250 мВ. Для этого необходимо знать, какой ток протекает через мотор. Уровень тока можно рассчитать по формуле: мощность (в ваттах) делить на напряжение сети. Например, если мощность равна 600 Вт, ток будет 600/220 = 2,72 А. Тогда резистор R9 = 0,25/2,72 = 0,09. Резистор на 0,1 Ом можно изготовить из куска нихромового провода подходящей толщины, чтобы предотвратить его перегрев.
Для какой цели УШМ невысокие обороты?
Встроенная возможность регулировать число оборотов диска позволяет аккуратно обрабатывать такие материалы, как дерево и пластик. Используя пониженные обороты, можно повысить уровень комфорта и безопасности. Особенно востребована эта функция в радио- и электромонтажных работах, на СТО и в студиях по реставрации.
Следует также отметить, что среди профессиональных мастеров существует мнение, что чем проще конструкция инструмента, тем выше ее надежность. Поэтому дополнительное оборудование желательно выносить за пределы болгарки, что значительно упрощает процесс обслуживания.
По этой причине некоторые компании намеренно производят выносные индивидуальные электрорегуляторы, которые подключаются прямо к сетевому кабелю углошлифовальной машины.
Для чего болгарке плавный пуск и регулятор оборотов?
В современных углошлифовальных машинах реализованы две жизненно важные функции, которые значительно увеличивают характеристики и безопасность работы:
- регулятор оборотов (частотный преобразователь) – это устройство, которое позволяет изменять скорость вращения мотора в различных режиме работы;
- устройство плавного пуска – схема, которая обеспечивает медленный набор оборотов мотора от нулевой отметки до максимального значения при включении агрегата.
Эти компоненты используются в электромеханическом оборудовании, встраиваемом в конструкции, которые включают электрический мотор переменного тока с коллектором. Они помогают уменьшить износ механических частей устройства во время его включения. Кроме того, снижается нагрузка на электрические составляющие инструмента, когда они поступают в работу плавно. Исследования свойств материалов показали, что наибольшее изнашивание сопрягающихся узлов происходит во время резкого перехода от неподвижного состояния к активной работе. К примеру, один старт двигателя внутреннего сгорания в автомобиле можно сравнить по изнашиванию поршня и группы уплотняющих колец с пробегом автомобилей в 700 километров.
При подаче питания происходит резкий переход от статического состояния к вращению круга с скоростью от 2,5 до 10 тысяч оборотов в минуту. Тем, кто когда-либо использовал угловую шлифмашину, знакомо чувство, когда инструмент «вырезает» из рук. Именно в этот момент происходит наибольшее количество аварий с механической частью инструмента.
Обмотки ротора и статора также испытывают значительную нагрузку. Коллекторный электромотор переменного тока запускается в режиме короткого замыкания. ЭДС начинает выталкивать вал вперед, но инерционная сила препятствует его вращению. В результате в катушках электродвигателя возникает резкий скачок пускового электротока. Несмотря на то что конструкция элементов идеально подходит для такого режима работы, наступает момент, когда, например, при резком падении напряжения в электросети, изолятор обмотки может не удержать нагрузку и произойдет замыкание между витками.
Введение в электрическую схему инструмента дополнительных элементов для плавного пуска и регулируемой частоты вращения мотора позволяет избежать всех упомянутых проблем. Также это решение помогает стабилизировать падение напряжения в общей электросети во время включения устройства, что, в свою очередь, крайне важно, так как бытовые электроприборы не оказываются под угрозой повреждения. Таким образом, автоматические выключатели в электросчетчиках не срабатывают и не отключают ток в квартире или доме.
Схема плавного пуска присутствует в углошлифовальных машинах среднего и высокого ценового сегмента, а устройства регулировки оборотов встретить можно чаще всего в профессиональных моделях болгарок. Регулировка оборотов дает возможность обрабатывать угловой шлифмашиной мягкие материалы, выполнять деликатное шлифование и полировку, поскольку на повышенных оборотах такие материалы, как дерево или краска, начинают обгорать. Хотя дополнительная электроника увеличивает стоимость инструментов, она значительно продлевает срок их эксплуатации и повышает уровень безопасности работы.
Как сделать регулировку для УШМ в домашних условиях, самодельные варианты
Если у кого-то есть желание создать бесплатный регулятор для болгарки, есть возможность попытаться выполнить это самостоятельно. Однако перед началом работ необходимо детально ознакомиться с процессом его изготовления.
Без потери мощности
Множество людей понимает, что создание самодельного устройства для регулировки оборотов без какой-либо потери мощности было бы идеальным решением. Напротив, на практике реализовать это почти невозможно. Причиной служит то, что такие приборы должны быть укомплектованы специализированными датчиками, которые отслеживают скорость вращения круга и, при необходимости, автоматически корректируют ее. Эти устройства должны производиться только самими изготовителями углошлифовальных машин.
Важно! В домашних условиях возможно изготовление регуляторов на полупроводниковых схемах, которые, однако, не гарантируют полной сохранности мощности при изменении скорости оборотов.
Тестирование электронного устройства
Те, кто сумел самостоятельно собрать регулятор, должны его протестировать перед тем, как подключить к углошлифовальной машине. Это обязательно нужно сделать, чтобы подтвердить работоспособность собранного модуля.
Для проверки исправности регулятора потребуется накладная электрическая розетка. В ней подключаются два проводка: один присоединяется к плате, а другой — к сетевому кабелю.
Собрав всю схему, вы получите последовательную электрическую цепь. Для тестирования регулятора в этой цепи следует подключить лампочку и установить ее мощность на минимальную. Если яркость лампочки начинает уменьшаться, это будет свидетельствовать о том, что электронное устройство работает корректно, и регулятор можно устанавливать в болгарку.
Как уменьшить/увеличить скорость вращения диска
В ряде случаев бывает необходимо не только уменьшить, но и увеличить скорость вращения диска. В этом случае нет необходимости углубляться в вопросы про то, как конструировать болгарку с регулировкой оборотов самостоятельно. Намного проще купить универсальный китайский регулятор, который позволит изменять обороты по необходимости.
Такого рода устройства обычно продаются в отдельных пластиковых корпусах, которые оснащены розеткой для подсоединения болгарки и шнуром с вилкой для подключения устройства к источнику питания.
Дополнительная информация! Использовать подобные модули очень удобно — просто подсоедините болгарку через регулятор и выберите необходимый режим работы.
Как поставить, подключить
Устройство, предназначенное для изменения скорости оборотов, можно подключить несколькими способами. Существует два наиболее распространенных метода подключения регулятора:
- Как внешнее управляющее устройство. Рекомендуется размещать такие модули вне корпуса электроинструмента. Часто такие электрорегуляторы устанавливают на сетевые переноски для регулирования мощности болгарки.
- Встраиванием устройства внутрь корпуса инструмента. Данный способ используется реже, обусловлено тем, что вмонтировать регулятор в корпус достаточно проблематично из-за ограниченного пространства. Также подобный метод не рекомендуется, так как в условиях работы в корпусе болгарки регулятор может частенько перегреваться.
Тонкости работы болгарки с самодельным регулятором
Каждый пользователь, решивший воспользоваться болгаркой с дополнительным регулятором, должен учитывать основные тонкости работы такого инструмента.
- Некоторые модификации болгарок не должны перегружаться, так как длительная непрерывная работа может негативно сказаться на обмотках коллекторов. Рекомендуется делать перерывы в работе, чтобы предотвратить перегрев; такое отключение стоит проводить каждые 30-40 минут. В случае, если количество оборотов в минуту снижено до 1500, устройство можно не отключать на протяжении 1-2 часов.
- Также следует внимательно следить за моментами включения инструмента. Понижения скорости вращения диска необходимо осуществлять только когда инструмент уже находится в работе. Нельзя включать болгарку сразу на низких оборотах, так как этого может не хватить для начала вращения мотора.
Важно! Запрещается подключать модифицированный инструмент к перегруженной сети.
Многие пользователи углошлифовальных машин хотели бы уметь регулировать обороты во время работы. Это возможно с помощью специального модуля, управляющего вращением. Перед его использованием необходимо разобраться, как сделать регулятор оборотов для болгарки своими руками и каким образом его подключить к инструменту.
Зачем нужен плавный пуск
Наличие функции плавного пуска имеет большое значение. Во время запуска мощного электрического инструмента, подсоединенного к сети, происходит резкий скачок пускового тока, который многократно превышает номинальный ток двигателя. Это приводит к просадке напряжения в сети. Хотя подобный скачок и является кратковременным, он способствует повышенному износу как щеток, так и коллектора электроинструмента, а также всех компонентов, по которым проходит ток. Подобные процессы могут привести к выходу инструмента из строя, особенно у моделей российского или китайского производства, которые могут оказаться ненадежными и перегореть именно в тот момент, когда это становится критичным. Кроме этого, происходит резкий механический рывок при запуске, что может серьезно ускорить износ редуктора. Поэтому такая функция значительно продлевает срок службы электроинструмента и повышает комфорт при работе с ним.
Электронный блок, который обеспечивает выполнение одновременно функций регуляции оборотов и плавного пуска, реализован на основе импульсно-фазового управления с постепенным увеличением фазы открытия симистора. Подобные блоки могут устанавливаться на углошлифовальные машины с разной мощностью и ценовым сегментом.
Разновидности устройств с электронным блоком: примеры в таблице
| Название | Мощность, Вт | Максимальная частота вращения диска, об/мин |
Вес, кг | Цена, руб. |
| Felisatti AG125/1000S | 1000 | 11000 | 2,5 | 2649 |
| Bosch GWS 850 CE | 850 | 11000 | 1,9 | 5190 |
| Makita SA5040C | 1400 | 7800 | 2,4 | 9229 |
| Makita PC5001C | 1400 | 10000 | 5,1 | 43560 |
| Flex LST 803 VR | 1800 | 2400 | 6,5 | 91058 |
Углошлифовальные машины с электронным блоком: популярные на фото
Felisatti AG125/1000S Bosch GWS 850 CE Makita SA5040C Makita PC5001C Flex LST 803 VR
Регулятор оборотов своими руками
Регулятор оборотов не устанавливается во все модели болгарок. Можно изготовить блок для регулирования оборотов самостоятельно или приобрести готовое устройство.
Заводские регуляторы оборотов болгарок: фотопримеры
Регулятор оборотов болгарок Bosh Регулятор оборотов болгарок Bosh Регулятор оборотов болгарок Sturm Регулятор оборотов болгарок DWT Регулятор оборотов болгарок DWT
Эти регуляторы обладают простой электрической схемой, что позволяет без особых сложностей создать аналогичное устройство самостоятельно. Рассмотрим, из чего состоит регулятор с параметрами для болгарок мощностью до 3 кВт.
Изготовление печатной платы
Ниже представлена простейшая схема.
Поскольку схема является достаточно простой, из-за нее нет особой необходимости устанавливать программу для разработки схем на компьютер. Тем более, что для печати требуется специфическая бумага, далекая от повсеместного использования. Поэтому мы используем самый простой метод для изготовления печатной платы.
Сначала возьмите кусок текстолита и отрежьте его до нужного размера. Поверхность необходимо зашкурить и обезжирить. После этого, с помощью маркера для лазерных дисков, аккуратно нарисуйте схему на текстолите. Чтобы избежать ошибок, сначала рекомендуется обвести карандашом. Затем производим травление. Для этого можно использовать хлорное железо, но этот метод не всегда безопасен, так как после работы с растворителем могут возникнуть трудности с очищением раковины. Если раствор попал на одежду, удалить следы может быть довольно проблематично. Поэтому мы будем использовать безопасный и недорогой метод. Подготовьте пластиковую емкость для раствора. Влейте 100 мл перекиси водорода, добавьте пол столовой ложки соли и пакетик лимонной кислоты (около 50 г). Раствор нужно готовить без воды. Пропорции можно варьировать. И помните, всегда готовьте свежий раствор. Все медные участки должны раствориться, на это обычно уходит около одного часа. По окончанию процесса промойте плату под струей холодной воды и просверлите отверстия.
Можно воспользоваться еще более простым способом. Сначала нарисуйте схему на бумаге, затем приклейте ее с помощью скотча к вырезанному текстолиту и просверлите отверстия. После этого и можно приступить к рисованию схемы маркером на плате и ее травлению.
Перед методом пайки стоит подготовить плату, тщательно протерев ее спиртосодержащим раствором или клеем канифоли в изопропиленовом спирте.
Монтаж электронных компонентов (с фото)
Подготовьте всё необходимое для монтажа платы:
- Катушка с припоем.
Катушка с припоем
Схема самодельного регулятора
Одна из наиболее популярных схем плавного пуска двигателя болгарки с возможностью регулировки оборотов представлена ниже.
Основой данной схемы служат микросхема КР118ПМ1 и симисторы, которые являются силовой частью устройства. Используя эту схему, можно собрать регулятор мощности своими руками даже без специальных знаний в радиоэлектронике. Главное, чтобы вы умели пользоваться паяльником.
Работа данного блока заключается в следующем:
- После нажатия на кнопку запуска устройства электрический ток поступает в первую очередь на микросхему (DA1).
- Управляющий конденсатор начинает плавно заряжаться, достигая нужной величины напряжения. Благодаря этому открытие тиристоров в микросхеме происходит с определенной задержкой, которая зависит от времени, требуется для полного заряда конденсатора.
- Так как симистор VS1 управляется тиристорами, открытие также происходит плавно.
При этом вышеупомянутые процессы происходят последовательно, и каждый следующий период требует меньшего времени. Поэтому получаемое напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, возрастает не скачкообразно, а постепенно, что обеспечивает плавный старт болгарки.
Емкость конденсатора C2 определяет время, необходимое для достижения двигателем полной скорости. При емкости в 47 мкФ, двигатели запускаются примерно за 2 секунды. Когда углошлифовальная машина отключается, разряд конденсатора C1 происходит через резистор R1 номиналом 60 кОм за 3 секунды, после чего данный электронный модуль готов к повторному запуску.
Заменив резистор R1 на переменный, вы можете создать регулятор скорости, позволяющий уменьшать обороты двигателей.
Важно, чтобы симистор VS1 соответствовал следующим характеристикам:
- минимальная токовая нагрузка должна составлять 25 А;
- симистор должен быть рассчитан на максимальное напряжение 400 В.
Данная схема и регуляторы, собранные по ней, прошли неоднократные испытания и работают надежно на болгарках мощностью до 2000 Вт. Следует отметить, что благодаря микросхеме КР118ПМ1 данный регулятор способен выдерживать мощности до 5000 Вт, что предоставляет запас прочности.
В идеале, чтобы спаять регулятор оборотов для болгарки, необходимо создать печатную плату, вытравить дорожки в кислоте, а затем прошить их и просверлить отверстия для радиодеталей. Но можно поступать и проще:
- Спаяйте все детали схемы прямо на весу, ножка к ножке;
- К симистору присоедините радиатор (его можно изготовить из листа алюминия).
Собранный таким образом регулятор займёт значительно меньше места, и его может быть удобно разместить в корпусе болгарки.
Как подключить к болгарке регулятор
Подключение самодельного регулятора мощности не требует серьезных знаний, и любой любитель-ремесленник справится с этой задачей. Модуль устанавливается в разрыв одного из проводов, по которому подается питание на углошлифовальную машину. То есть один провод остается целым, а в разрыв второго вносится регулятор.
Аналогичным образом может быть подключен и заводской регулятор мощности стоимостью около 150 рублей, который часто приобретается мастерами в Китае.
Если в корпусе болгарки слишком мало свободного пространства, то регулятор можно установить снаружи инструмента. Это наглядно показано на следующем фото.
Кроме того, регулятор можно поместить в стенную розетку и использовать таким образом для изменения оборотов как у болгарки, так и у других электроприборов (винс», дрели, точила, фрезерного или токарного станка по дереву и т.д.). Для этого необходимо выполнить следующие действия:
- Приобретите в магазине электротоваров распределительную коробку подходящих размеров (например, 65х65х50 мм).
- Затем приобретите маленькую внешнюю розетку и сетевой кабель с вилкой.
- В боковой стенке распределительной коробки просверлите отверстие, чтобы вставить регулятор переменного резистора.
- Плата заводского или самодельного регулятора размещается внутри распределительной коробки. Все выступающие углы, мешающие монтажу, нужно аккуратно срезать.
- Розетку следует прикрепить к крышке распределительной коробки, предварительно протянув провода внутрь.
- Обратите внимание, что в предыдущем рисунке провода сетевого кабеля касаются радиатора, который может нагреваться в процессе работы. Чтобы предотвратить возможные повреждения, на этот радиатор следует надеть трубку из ПВХ. А лучше будет использовать другое отверстие для ввода кабеля, чтобы исключить его соприкосновение с радиатором.
Регулятор подключается так же, как описано выше – в разрыв одного из проводов питающего кабеля.
Следующие фотографии показывают, как будет выглядеть готовая розетка с встроенным регулятором оборотов болгарки, которую можно задействовать и для других электроприборов.
Вместо распределительной коробки возможно использование любого пластикового корпуса подходящего размера. Также можно попробовать изготовить такой корпус самостоятельно, приклеив куски пластиковых материалов на клеевом пистолете.
Следите за последними новостями о гаджетах и технологиях в нашем Телеграм канале.
