Как собрать схему регулятора своими руками
Простейший регулятор мощности, подходящий для болгарки, паяльника или лампочки, легко собрать своими руками.
Принципиальная электрическая схема
Для того чтобы собрать простейший регулятор оборотов для болгарки, необходимо приобрести детали, изображённые на этой схеме.
Принципиальная схема регулятора оборотов
- R1 — резистор, сопротивлением 4,7 кОм;
- VR1 — подстроечный резистор, 500 кОм;
- C1 — конденсатор 0,1 мкФ х 400 В;
- DIAC — симистор (симметричный тиристор) DB3;
- TRIAC — симистор BT-136/138.
Работа схемы
Подстроечный резистор VR1 изменяет время заряда конденсатора C1. При подаче напряжения на схему, в первый момент времени (первый полупериод входной синусоиды) симисторы DB3 и TRIAC закрыты. Напряжение на выходе равно нулю. Конденсатор C1 заряжается, напряжение на нём возрастает. В определённый момент времени, задаваемый цепочкой R1-VR1, напряжение на конденсаторе превышает порог открытия симистора DB3, симистор открывается. Напряжение с конденсатора передаётся на управляющий электрод симистора TRIAC, который также открывается. Через открытый симистор начинает протекать ток. В начале второго полупериода синусоиды симисторы закрываются до тех пор, пока конденсатор C1 не перезарядится в обратную сторону. Таким образом, на выходе получается импульсный сигнал сложной формы, амплитуда которого зависит от времени работы цепи C1-VR1-R1.
Порядок сборки
Сборка этой схемы не затруднит даже начинающего радиолюбителя. Запчасти доступны, купить их можно в любом магазине. В том числе и выпаять со старых плат. Порядок сборки регулятора на тиристорах следующий:
Компоненты твердотельных устройств
Рабочий пример системы для трехфазного асинхронного двигателя. Система состоит из 6 SCR, контрольной логической схемы в виде двух компараторов — LM324 и LM339 для получения уровня и напряжения рампы и оптоизолятора для управления приложением напряжения затвора к SCR на каждой фазе.
Таким образом, управляя длительностью между импульсами или их задержкой, управляемый угол SCR контролируется и регулируется подача питания на этапе пуска двигателя. Весь процесс на самом деле представляет собой систему управления с разомкнутым контуром, в которой контролируется время применения импульсов запуска затвора для каждого SCR.
Принцип работы
Главный минус электродвигателей асинхронного типа – это то, что момент силы на валу пропорционален квадрату напряжения, которое приложено к электродвигателю. Это создает сильные рывки при запусках и в момент прекращения работы, что также повышает значения индукционного тока. Устройства плавного пуска могут быть механическими и электрическими, а также комбинированными сочетая в себе положительные черты обоих устройств.
Механические устройства плавного пуска работают по принципу противодействия резкому увеличению оборотов электродвигателя влияя на его ротор механическим способом при помощи тормозных колодок, различных муфт, противовесов, магнитных блокираторов и прочих механизмов. Такие механизмы в последнее время применяются не часто, так как есть более совершенные устройства электрического управления.
Электрические УПП постепенно повышают ток или напряжение от опорного уровня до максимального, что позволяет плавно наращивать обороты электродвигателя и снизить нагрузки и пусковые токи. Чаще всего электрические устройства плавного пуска управляются электронным способом при помощи компьютерных систем или электронных приборов, что позволяет изменять параметры запуска и контролировать динамические характеристики. Мягкие пускатели позволяют изменять режимы работы электродвигателя в зависимости от приложенной нагрузки и позволяют реализовать ту или иную зависимость между скоростью вращения вала и напряжением.
Принцип работы электрических устройств основывается на двух методах:
- Метод ограничения тока в обмотке ротора – реализуется при помощи катушек, соединенных по схеме «звезда»;
- Метод ограничения напряжения и тока в статоре (при помощи тиристоров, симисторов или реостата).
Выбор софтстартера
При выборе мягкого пускателя вполне логично руководствоваться прежде всего мощностью подключаемого электромотора.
Однако, если мотор имеет тяжелые условия пуска, а также при частом включении/выключении, необходим запас по мощности.
Дело в том, что мягкий пускатель устроен так, что не может долго тянуть двигатель на напряжении ниже номинального. Поскольку для этого применяются тиристоры, а они греются. И им нужно время, чтобы остыть и подготовиться “морально” для очередного пуска или останова. Во время нормальной работы, когда двигатель работает на номинале, тиристоры полностью открыты, напряжение на них стремится к нулю, и они практически не греются.
В мощных софтстартерах, чтобы не напрягать тиристоры после выхода двигателя на номинал, используют шунтирующий контактор (байпас), который может быть как встроенным, так и внешним.
Применение в болгарке
Во время пуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) возникают высочайшие нагрузки динамического нрава на детали инструмента.
Дорогие модели снабжены УПП, но не простые разновидности, к примеру, УШМ. Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при всем этом происходит угроза жизни и здоровью. Не считая того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в итоге этого — износ щеток и значимый нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и может быть разрушение режущего диска, который может треснуть в хоть какой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент необходимо обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным запуском своими руками.
Простейшая схема
УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил обширное применение благодаря очень обычный схеме выполнения (схема 1). Его подключение не просит особенных способностей. Радиоэлементы для него достать до боли просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (играет роль регулятора U) и схемы опции тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) российского производителя.
Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Не считая того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.
Основной механизм работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для роста этого показателя нужно поменять тиристор на более мощнейший (информацию об этом можно отыскать в вебе либо справочнике). Не считая того, необходимо уHonor и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от начальной. КУ 202 является хорошим тиристором, но его значимый недочет состоит в его настройке (выборка деталей для схемы управления). Для воплощения плавного запуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).
Процесс модернизации удлинителя
Для начала разбираем электроудлинитель и делаем в корпусе отверстие для нового провода, который будет подсоединяться к розетке внешнего монтажа. Зачищаем ПВС 3 × 2,5 с обоих концов.
READ Как Установить Леску На Триммер Электрический Калибр
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.
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.
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.
Устройство плавного пуска — электротехническое устройство, используемое в асинхронных электродвигателях, которое позволяет во время запуска удерживать параметры двигателя (тока, напряжения и т.д.) в в безопасных пределах. Его применение уменьшает пусковые токи, снижает вероятность перегрева двигателя, устраняет рывки в механических приводах, что, в конечном итоге, повышает срок службы электродвигателя.
ПЛАВНЫЙ ПУСК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Логичным способом снижения пускового тока стало снижение напряжения, подаваемого на статор в момент запуска, с его постепенным увеличением при разгоне двигателя.
Простейший и наиболее старый способ плавного пуска – реостатный пуск электродвигателя: в цепь статора последовательно включается несколько мощных резисторов, последовательно закорачиваемых контакторами.
Также могут использоваться и дроссели высокой индуктивности (реакторы), а также автотрансформаторы.
Подобный способ плавного пуска имеет очевидные недостатки:
Проблематичность автоматизации.
Работа контакторов не привязывается к реальному значению тока, они либо переключаются вручную, либо перебираются с помощью реле времени автоматически.
Усложнение пуска под нагрузкой.
Так как крутящий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения питания, снижение напряжения в момент пуска в 2 раза приведет к снижению крутящего момента в 4 раза. Применение плавного пуска с электродвигателями, напрямую подключенными к нагрузке, значительно увеличивает время выхода на рабочие обороты.
Совершенствование силовой электроники позволило создать компактные автоматические устройства плавного пуска (также называемые софтстартерами от английского soft start – «мягкий пуск») для асинхронных электродвигателей, устанавливаемые на стандартную монтажную рейку электрощитов.
Они обеспечивают не только плавный разгон, но и торможение двигателя, позволяя регулировать параметры токов пуска и остановки в различных режимах:
- Постоянное токоограничение.
В момент запуска ток ограничивается на заданном превышении номинального и удерживается на этой величине все время разгона двигателя. Обычно используется ограничение на уровне 200-300% номинального тока. Перегрузка становится малозначительной, хотя ее длительность возрастает.
Формирование тока.
В данном случае токовая кривая в момент включения двигателя имеет больший наклон, после чего софтстартер переходит в режим токоограничения.
Такой метод плавного пуска применяется при подключении к маломощным подстанциям или генераторам для снижения стартовой нагрузки, однако пусковой момент электродвигателя в данном случае минимален. Для устройств, лишенных холостого хода электродвигателя, использовать формирование тока с пологой стартовой кривой невозможно.
Ускоренный пуск (кик-старт).
Применяется с двигателями, напрямую приводящими нагрузку, так как иначе их пусковой крутящий момент может оказаться недостаточным для страгивания ротора.
В этом случае устройство плавного пуска допускает кратковременное превышение пускового тока в несколько раз (фактически осуществляется прямая коммутация), по истечении заданного времени ток снижается до двух-трехкратного превышения номинала.
Останов на выбеге.
При отключении двигателя напряжение с него снимается полностью, вращение якоря продолжается по инерции. Наиболее простой способ коммутации, применимый при небольших мощностях и малой инерции привода.
Однако в момент разрыва цепи происходит сильный индуктивный выброс, приводящий к сильному искрению в контакторах. На мощных электродвигателях, а также при высоких рабочих напряжениях данный способ отключения неприемлем.
Линейное снижение напряжения.
Применяется для более плавной остановки двигателя. Нужно помнить, что крутящий момент двигателя при этом снижается нелинейно из-за квадратичной зависимости момента от напряжения, то есть снижение момента происходит наиболее резко в начале кривой.
Отключение питания происходит при минимальном токе в обмотке, соответственно коммутирующие выключатели практически не изнашиваются образованием искры между контактами.
Для снижения нагрузок при остановке применяется управляемое снижение напряжения:
- вначале ток снижается минимально;
- затем кривая начинает снижаться круче.
Снижение крутящего момента электродвигателя при этом близко к линейному. Этот способ управления остановом электродвигателя применяется в устройствах с высокой инерционностью привода.
При использовании такого рода устройств плавного пуска пусконаладочные работы заключаются в настройке нужного типа кривой пускового тока и, в случае использования режимов формирования тока или ускоренного старта, настройке длительности временного интервала начального участка кривой.
Применение устройств плавного пуска позволяет автоматизировать пусковой режим, но его главный минус остается – либо приходится закладывать в устройство возможность холостого хода электродвигателя, либо допускать кратковременные перегрузки сети, раскручивая мотор и нагрузку с кик-стартом.
Чем опасен пусковой ток электродвигателя
При подаче напряжения на обмотку статора скорость вращения ротора равна нулю. Ротор нужно стронуть с места и раскрутить до номинального частоты вращения. На это тратится значительно большая энергия, чем та, что нужна для номинального режима работы.
Под нагрузкой пусковые токи больше, чем на холостом ходу. К весу ротора прибавляется механическое сопротивление вращению от приводимого двигателем в движение механизма. На практике влияние этого фактора стремятся минимизировать. Например, у мощных вентиляторов на момент запуска автоматически закрываются шиберы в воздуховодах.
В момент протекания пускового тока из сети потребляется значительная мощность, расходуемая на выведение электродвигателя на номинальный режим работы. Чем мощнее электромотор, тем большая мощность для разгона ему требуется. Не все электрические сети переносят этот режим без последствий.
Перегрузка питающих линий неизбежно приводит к снижению напряжения в сети. Это не только еще более затрудняет процесс запуска электродвигателей, но и влияет на других потребителей.
Да и сами электродвигатели во время пусковых процессов испытывают повышенные механические и электрические нагрузки. Механические связаны с увеличением вращающего момента на валу. Электрические же, связанные с кратковременным увеличением тока, воздействуют на изоляцию обмоток статора и ротора, контактные соединения и пусковую аппаратуру.
Создание своими руками
Для бюджетных моделей угловой шлифовальной машинки и другого инструмента необходимо собрать свое УПП. Сделать это несложно, ведь благодаря интернету, можно найти огромное количество схем. Наиболее простая и, в то же время, эффективная — универсальная схема УПП на симисторе и микросхеме.
При включении болгарки или другого инструмента происходит повреждение обмоток и редуктора инструмента, связанного с резким запуском. Радиолюбители нашли выход из этой ситуации и предложили простой плавный пуск для электроинструмента своими руками (схема 1), собранную в отдельном блоке (в корпусе очень мало места).
Схема 1 — Схема плавного пуска электроинструмента.
УПП своими руками реализуется на основе КР118ПМ1 (фазовое регулирование) и силовой части на симисторах. Основной изюминкой устройства является его универсальность, ведь его можно подключить к любому электроинструменту. Оно не только легко монтируется, но и не требует предварительной настройки. В основном подключение системы к инструменту не является сложным и устанавливается в разрыв кабеля питания.
Особенности работы модуля УПП
При включении болгарки на КР118ПМ1 подается напряжение и на управляющем конденсаторе (С2) происходит плавный рост напряжения по мере роста заряда. Тиристоры, находящиеся в микросхеме, открываются постепенно с определенной задержкой. Симистор открывается с паузой, равной задержке тиристоров. Для каждого последующего периода напряжения происходит постепенное уменьшение задержки и инструмент плавно запускается.
Зависит время набора оборотов от емкости С2 (при 47 мк время запуска равно 2 секунды). Эта задержка является оптимальной, хотя ее можно менять путем увеличения емкости С2. После выключения углошлифовальной машинки (УШМ) происходит разряд конденсатора С2 благодаря резистору R1 (время разрядки примерно равно 3 секунды при 68к).
Эту схему для регулировки оборотов электродвигателя можно модернизировать путем замены R1 на переменный резистор. При изменении величины сопротивления переменного резистора меняется мощность электромотора. Резистор R2 выполняет функцию контроля величины силы тока, который протекает через вход симистора VS1 (желательно предусмотреть охлаждение вентилятором), являющийся управляющим. Конденсаторы С1 и С3 служат для защиты и управлением микросхемы.
Таким образом, для увеличения срока службы инструментов и двигателей, необходимо производить их плавный запуск. Это связано с конструктивной особенностью электромоторов асинхронного и коллекторного типов. При запуске происходит стремительное потребление тока, из-за которого происходит износ электрической и механической частей. Использование УПП позволяет обезопасить электроинструмент, благодаря соблюдению правил техники безопасности. При модернизации инструмента возможна покупка уже готовых моделей, а также сборка простого и надежного универсального устройства, которое не только отличается, но и даже превосходит некоторые заводские УПП.
Применение в болгарке
Во время пуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) возникают высочайшие нагрузки динамического нрава на детали инструмента.
Дорогие модели снабжены УПП, но не простые разновидности, к примеру, УШМ. Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при всем этом происходит угроза жизни и здоровью. Не считая того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в итоге этого — износ щеток и значимый нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и может быть разрушение режущего диска, который может треснуть в хоть какой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент необходимо обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным запуском своими руками.
Простейшая схема
УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил обширное применение благодаря очень обычный схеме выполнения (схема 1). Его подключение не просит особенных способностей. Радиоэлементы для него достать до боли просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (играет роль регулятора U) и схемы опции тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) российского производителя.
Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Не считая того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.
Основной механизм работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для роста этого показателя нужно поменять тиристор на более мощнейший (информацию об этом можно отыскать в вебе либо справочнике). Не считая того, необходимо уHonor и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от начальной. КУ 202 является хорошим тиристором, но его значимый недочет состоит в его настройке (выборка деталей для схемы управления). Для воплощения плавного запуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).
Процесс модернизации удлинителя
Для начала разбираем электроудлинитель и делаем в корпусе отверстие для нового провода, который будет подсоединяться к розетке внешнего монтажа. Зачищаем ПВС 3 × 2,5 с обоих концов.
