Простейшая схема регулятора
Электрическая схема регулятора оборотов для болгарки собирается на печатной плате или навесным монтажом. Причем печатную плату тоже можно сделать самостоятельно с помощью текстолита и хлорного железа для протравки. Вместо железа можно использовать смесь перекиси водорода, соли и лимонной кислоты.
Конфигурация электрической схемы
Для изготовления схемы понадобятся:
- резистор R1 (4,7 кОм);
- симметричный тиристор DIAC (DB3);
- симметричный тиристор TRIAC (ВТ-136/138);
- подстроечный резистор VR1 (500кОм);
- конденсатор С1 (0,1 мкФ*400В).
Принцип работы
Принцип работы схемы построен следующим образом. За отсчет времени зарядки С1 отвечает VR1. При подаче напряжения на цепь тиристоры закрыты, на выходе — 0. По мере зарядки конденсатора напряжение в нем увеличивается и открывает DIAC, что дает подачу напряжения на TRIAC. Он также открывается и пропускает ток. Затем оба тиристора закрываются и находятся в таком положении до полной обратной перезарядки C1. В итоге на выходе образуется сложный волновой сигнал с амплитудой, напрямую зависящей от рабочего времени цепи C1-VR1-R1.
Окончательная сборка и тестирование регулятора
На печатной плате или радиаторе из меди (алюминия) собирается схема
При навесной сборке особенно важно место установки тиристоров (строго на радиаторе, он играет роль теплоотвода). Затем проводится обязательная проверка работоспособности схемы с помощью обычной электрической лампочки
Плавность изменения накала будет той же, что и в готовом регуляторе оборотов для болгарки после окончательной сборки.
В заводских моделях предусмотрено пластиковое регулировочное колесо, при желании его также можно купить отдельно и включить в комплект самодельного регулятора. Если тестирование прошло успешно, регулятор крепится на болгарку и врезается в схему питания инструмента.
- в ручку;
- во внешнюю коробку, которая крепится в удобном месте на корпусе инструмента;
- в полость для охлаждения (производители используют именно этот вариант);
- на сетевой кабель.
Установка дополнительной коробки не требует резки корпуса для вывода регулятора, но место стоит выбирать очень придирчиво, чтобы новшество не мешало удобно держать инструмент. Монтаж в ручку или полость для охлаждения потребует прорезать дыру для выхода регулировочного колеса, здесь главное — не потерять жесткость защитного кожуха и хорошо зачистить края, чтобы при работе не ранить руки.
Часто оптимальным вариантом служит крепление на провод. В этом случае регулятор легко протестировать, не нужно задумываться о месте и способе крепления (изолента и пластиковый корпус вполне подойдут). При желании его всегда можно снять и переделать.
Регулировка скорости вращения диска
Качество выполняемой работы часто обусловлено установленной скоростью инструмента, если это позволяет конструкция. Твёрдые материалы большой толщины лучше поддаются резке на максимальных оборотах. Алюминиевая заготовка, наоборот, расплавится от нагрева. Поэтому есть такие режимы работы, которые требуют применения УШМ с регулировкой скорости:
- Для работ по камню требуется пониженная скорость. Для каждого сорта выбирается своя.
- Шлифование и отделка на повышенных оборотах может испортить изделие.
- При замене круга с одного размера на другой требуется корректировка скорости.
- Диски и коронки с алмазным напылением применяются на малых скоростях во избежание поломки в результате перегрева.
Если устройство работает исключительно для отрезных операций регулятор оборотов необязателен, но как инструмент для универсального применения просто необходим.
Диагностика электрической части УШМ
Как было сказано выше, чаще всего УШМ отказывается работать по причине поломок электрической части агрегата. Для правильной диагностики электрических цепей инструмента мастера по ремонту электрооборудования пользуются специальным прибором — тестером.
Если вы нажали на кнопку запуска агрегата, и он не работает, то в 90% случаев причина поломки не настолько серьезная, чтобы вы не смогли отремонтировать болгарку своими руками.
Первым делом потребуется проверка электрического кабеля и вилки на его конце. Если она разборная, то раскрутите ее и проверьте надежность контактов. В противном случае, придется разобрать болгарку (снять кожух аппарата) и “прозвонить” кабель тестером, а также убедиться, что ток подходит к контактам кнопки “Пуск”. Если прибор покажет обрыв, то кабель следует заменить на новый.
Ситуация, когда ток поступает на кнопку, но дальше не проходит (при включенном положении), говорит о неисправности переключателя. Кнопку починить не получится. Ее необходимо заменить на новую, но прежде промаркируйте снимаемые контакты, чтобы в дальнейшем подсоединить их правильно. При неправильном подсоединении контактов может сгореть обмотка двигателя.
Если при проверке оказалось, что и кабель, и кнопка пуска исправны, но на щетки не поступает ток, то необходимо произвести зачистку контактных пластин щеткодержателей. В случае неэффективности данной процедуры рекомендуется замена щеток. Далее, если со щетками все нормально, и ток на них поступает, следует проверить ротор и статор на наличие замыканий и обрывов.
Проверка якоря электродвигателя
Ротор электромотора может иметь следующие неисправности: межвитковое замыкание и обрыв проводников на контактах ламелей. Проверить якорь болгарки можно мультиметром: прибор переводится в режим изменения сопротивления, выставляется значение 200 Ом, и с помощью щупов замеряется сопротивление между двумя соседними ламелями. Таким образом требуется проверить все пары ламелей. Если показатели сопротивления одинаковые, то обмотка ротора не имеет повреждений. Обнаружение во время “прозвона” других значений сопротивления, а также выявление обрыва цепи говорит о неисправности в этой катушке. В таком случае потребуется ремонт якоря болгарки.
Если у вас нет измерительного прибора, то проверить ротор можно, использовав для этих целей лампочку на 12 В и аккумулятор. Мощность должна быть в пределах 30-40 Вт. Проверка делается следующим образом: подайте напряжение 12 В от аккумулятора на вилку угловой шлифмашины, в разрыв одного провода подключите лампочку, начинайте вращать шпиндель УШМ. При исправной обмотке лампочка будет гореть ровно, без миганий. При межвитковом замыкании степень накала спирали лампочки будет меняться. В таком случае ремонт якоря болгарки своими руками будет затруднителен, поскольку схема намотки якоря достаточно сложная, да и сам процесс требует специального оборудования и знаний. Поэтому данную операцию рекомендуется доверить специалистам. Но лучшим выходом из ситуации будет замена якоря на болгарке новым.
Если лампочка не загорается при тестировании ротора, это свидетельствует о наличии обрыва в статоре или замыкания в его обмотках, а также о проблемах с электрощетками.
Проверка статора электродвигателя
Чтобы проверить статор болгарки, используют, как и в предыдущем случае, мультиметр. Значения нужно выставить на 20-200 Ом и сделать следующее. Прикоснитесь одним щупом к контакту обмотки статора, а вторым – к корпусу детали. Если прибор показывает сопротивление, это значит, что произошел пробой на корпус. Прикоснитесь щупами к контактам одной обмотки, а затем к контактам другой. Если сопротивление одинаковое, значит катушки исправны. Если на одной обмотке прибор показывает обрыв цепи, значит, потребуется перемотка статора или замена детали на новую.
Перемотать статор в домашних условиях, не имея специальных знаний, навыков и оборудования, будет проблематично. Лучше обратиться к специалистам, профессионально занимающимся перемотками двигателей.
Замена графитовых щеток
Практика показывает, что именно графитовые щетки чаще всего становятся причиной неисправности болгарки. Срок их службы ограничен 1,5-2 годами. Заменить старые щетки на новые особого труда не составит. Чтобы проверить щетки, корпус должен быть открыт. Добраться до них несложно. Сначала нужно (при отключенном от розетки шнуре) прямой отверткой аккуратно приподнять и сдвинуть в сторону закрепленные на коллекторе щеткодержатели. Отвертку можно использовать и для извлечения щеток. Если у вас инструмент фирменный, то в нем, скорее всего, щетка удерживается с помощью пружины, и чтобы ее извлечь, достаточно отверткой эту пружину прижать. Если же инструмент китайский, то в нем стоят заглушки, которые придется убирать отверткой, только после этого можно снимать щетку.
Щетки нужно менять только на новые, купленные в специализированном магазине. Покупая их, обязательно возьмите с собой вынутую щетку и замерьте покупку, чтобы подходила по размерам. Вставьте новую щетку в щеткодержатель, обязательно проверьте, плавно ли она ходит.
Если она нигде ни за что не цепляется, то можно фиксировать щетку в щеткодержателе. Затем утопите ее внутрь и можете ставить щеткодержатель в посадочное гнездо. Аналогично замените и вторую щетку. Напоследок проверьте, насколько аккуратно и правильно вы уложили провода, не будут ли они нигде пережиматься. После этого можно закрывать корпус и пробовать включить машинку.
Более сложные ремонты, такие как очистка коллектора, замена редуктора или якоря, не имея нужного опыта, лучше самостоятельно не делать. Если возникнет такая необходимость — пригласите в гости знакомого, который не раз уже выполнял подобный ремонт. Сам ремонт можете делать и своими руками, но только под его присмотром и по подсказкам.
А еще лучше — отвезите свой инструмент в мастерскую. Все же болгарка, даже полностью исправная, остается источником повышенной опасности. Лучше заплатить профессионалам за ремонт, чем платить врачам за свое лечение.
Если болгарка не оснащена регулятором оборотов, можно ли установить его самостоятельно? Большинство угловых шлифовальных машин (УШМ), в простонародье болгарок, имеют регулятор оборотов.
Регулятор оборотов расположен на корпусе УШМ
Рассмотрение различных регулировок нужно начать с анализа электрической схемы болгарки.
простейшее представление электросхемы шлифовальной машины
Более продвинутые модели автоматически поддерживают скорость вращения вне зависимости от нагрузки, но чаще встречаются инструменты с ручной регулировкой оборотов диска. Если на дрели или электрическом шуруповерте используется регулятор куркового типа, то на УШМ такой принцип регулирование невозможен. Во-первых – особенности инструмента предполагают другой хват при работе. Во-вторых – регулировка во время работы недопустима, поэтому значение оборотов выставляется при выключенном моторе.
Для чего нужен регулятор оборотов и плавный пуск
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.
Как сделать регулировку для УШМ в домашних условиях, самодельные варианты
Относительно простую схему регулировки на полупроводниковых приборах некоторые пользователи, имеющие навык работы с электротехническими технологиями, могут сделать самостоятельно. Однако, она не сможет эффективно подстраивать силу тока при снижении оборотов, и величина крутящего момента на рабочем валу может быть недостаточной. Это не будет большим препятствием при проведении работ по полировке, резке тонколистового металла или обработке мягких материалов (пластика и подобных ему).
Если изготовление схемы собственными руками вызывает затруднения или характер работ с болгаркой, например с камнем или керамикой, требует использовать более сложную систему с микросхемой, возможен вариант приобретения готового блока и установки его на болгарку.
Авторы представленных ниже видео предлагают свои подходы к решению оснастить болгарку регулировкой оборотов.
Стандартный диммер для изменения яркости освещения нашел применение в эксплуатации болгарки в следующем видео.
Важно: мощность диммера должна быть минимум не меньше мощности болгарки. Качество полировальных работ и меньшее количество выделяемой пыли при их проведении определяют целесообразность доработки электрической части болгарки с использованием стандартного диммера
Данная конструкция требует разумной дозировки ручной нагрузки при проведении работ, так как не исключается перегрев двигателя и есть риск выхода его из строя.
Управление частотой вращения некоторых электрических инструментов можно осуществлять не только вручную с помощью поворотного колесика. Некоторыми устройствами удобнее управлять с помощью педалей. В следующем видео автор демонстрирует такой способ управления. Здесь взят регулятор оборотов выполненный в виде педали со швейной машинки и адаптирован для управления электрическим лобзиком. Ничего не мешает сделать такой вариант управления болгаркой, однако необходимость этого должна быть обоснована характером проводимых работ.
Без потери мощности
Регулятор, который изменяет обороты, не теряя мощности, самостоятельно изготовить практически невозможно. Такие устройства с обратной связью по отслеживанию величины оборотов и корректировкой на их основании силы тока выпускаются только производителями болгарок. Изготовить или установить самостоятельно можно только регуляторы на полупроводниковых схемах, которые не гарантируют 100% сохранения мощности при изменении частоты вращения шпинделя болгарки.
Как уменьшить/увеличить скорость вращения диска
Готовую недорогую китайского производства плату можно смонтировать, как сделал автор следующего видео, в отдельном пластиковом корпусе, подключенного к кабелю с вилкой и установленном на нем розеткой. Подключив вилку к электрической сети, а болгарку к нему через розетку, можно изменяя регулировочным колесиком величину переменного сопротивления, устанавливать на УШМ требуемые обороты. Полировка поверхности таким электроинструментом будет производиться намного качественнее.
Как поставить, подключить
Пользователи болгарок придумали много разных способов компоновки регулятора оборотов и болгарки, для которой он предназначен. Он может находиться в качестве автономного элемента вне корпуса болгарки, так и встраиваться внутрь. Ниже представлены видео с такими вариантами.
В качестве внешнего управляющего устройства в следующем видео автор использует переноску с кнопкой включения/выключения. Как раз вместо этой самой кнопки вставляется готовая китайская плата на полупроводниках. Технология электромонтажных работ выполнена на хорошем техническом уровне. Такую переноску будет удобно использовать во время выполнения болгаркой работ, требующих применения низких оборотов.
Разместить дополнительные устройства внутри корпуса болгарки бывает достаточно сложной проблемой. Часто требуется принятие нетривиальных решений, как, например, в следующем видео. Здесь, чтобы поместить плату с регулировкой оборотов и плавным пуском, пришлось поменять кнопки, задействованные в работе рычага включения/выключения. В освободившееся пространство удалось разместить симистор с радиатором охлаждения регулятора оборотов и плату с микросхемой плавного пуска болгарки.
Как отключить, убрать датчик напряжения
В следующем видео у автора на одной из моделей болгарки вышел из строя регулятор оборотов. Попытки его отремонтировать не увенчались успехом. Автор описывает, как можно убрать поломанный регулятор и собрать электрическую схему без него (просто подключить обмотки статора напрямую через выключатель). Болгарка будет функционировать, только на одних лишь максимальных оборотах.
Схема запуска
Конструкция болгарки, источником энергии которой является электрический ток, способна преобразовывать его в механическую. Взаимодействие всех узлов болгарки показано в принципиальной схеме подключения ее электропривода.
- После того как силовой шнур подсоединен к розетке и включен запуск, электрический ток подается на одну из щеток.
- После прохода через обмотку коллектора ток появляется на другой щетке, через которую электропитанием обеспечиваются неподвижные обмотки статора.
- Создаваемые магнитные поля обмотками статора и ротора взаимодействуют друг с другом, вызывая вращение закрепленного в подшипниках ротора. Вместе с ним крутящий момент возникает на конической шестерне, посаженной на якорь. Другая коническая шестерня, работающая в паре с первой, вращает шпиндель с рабочим инструментом болгарки.
- Дополнительные отводы обмоток статора или ротора позволяют увеличить функционал электроинструмента за счет создания различных систем управления.
- Через контакты коллекторных пластин передаются сигналы о скорости вращения ротора на тахогенератор или датчик Холла. С их помощью осуществляется поддержание нужных оборотов болгарки.
- Для защиты болгарки от перегрева действует блок тепловой защиты. Он отключает инструмент, если датчик показывает предельно допустимую температуру контрольной поверхности болгарки.
Схема работы болгарки. Источник здесь
Понимание роли каждого из элементов, входящих в электрическую схему работы болгарки, позволяет правильно определить причину ее поломки
При исправном состоянии шнура, кнопки и щеток следует обратить внимание на состояние электропривода
Функции, выполняемые компонентами конструкции болгарки
Устройство якоря болгарки.
Коллектор представляет собой площадку на якоре, на которую выведены все силовые и управляющие кабели. Задачей коллектора является проведение проходящих по обмоткам сигналов к двигателю и блоку управления. Коллектор при снятии крышки корпуса сразу бросается в глаза наличием отполированных пластин, которые имеют крупные размеры.
Электрощетки в конструкции прибора служат для передачи электротока на коллектор от силового кабеля. В процессе работы, если щетки имеют нормальное техническое состояние, то через вентиляционные отверстия корпуса видно образующееся ровное свечение. В случае если свечение в процессе включения прибора не наблюдается или имеет пульсирующий характер, то это является признаком появления проблем с этим электрическим компонентом прибора.
Редуктор является одним из важнейших компонентов конструкции. Его назначение осуществлять передачу энергии вращения от вращающегося якоря к шлифовальному диску, обеспечивая его вращательное движение. Редуктор отвечает за частоту и мощь вращения рабочего инструмента болгарки.
Статор представляет собой сложный в техническом отношении узел конструкции прибора. В конструкцию статора входят обмотки, которые при взаимодействии посредством магнитного поля с обмотками якоря приводят последний в движение. Катушки статора имеют определенное число витков, рассчитанное в соответствии с требованиями электротехники. При выходе этого узла из строя требуется проведение перемотки катушек. Эта операция требует определенных знаний и навыков. Перемотку статора лучше доверить специалисту мастерской.
Устройство УШМ
Конструкция болгарки состоит из электропривода, вращающий момент которого передается через редуктор на шпиндель с рабочим инструментом. На болгарках профессионального уровня устанавливаются дополнительно устройства плавного пуска, регуляторы и стабилизаторы оборотов.
Устройство болгарки ДИОЛД МШУ-1,5-01 с регулировкой оборотов (6). Фото 220Вольт
Плавный пуск создает комфортные и безопасные условия работы с болгаркой, снижает возможность выхода из строя основных рабочих элементов болгарки (см. болгарки с плавным пуском). Наличие опции регулировки скорости расширяет возможности применения болгарки (см. про обороты УШМ), создает условия для отсутствия работы с перегрузками, что увеличивает длительность ее непрерывной работы (болгарки с регулировкой оборотов здесь).
Регулятор скорости
Регулятор оборотов (скорости) присутствует в составе болгарок, где качество обрабатываемого материала зависит от частоты вращения инструмента. Так, например, пластик при обработке на высоких оборотах может от нагревания начать плавиться. Для зачистки и шлифования поверхностей применяется рабочий инструмент, эффективно работающий на определенных частотах вращения шпинделя.
Регулировка производится вручную, изменением величины переменного сопротивления, встроенного в схему устройства. Помимо переменного резистора схема включает в себя электронный блок, который контролирует величину силы тока. Электронный контроль за этим электрическим параметром при снижении оборотов, а значит и мощности, будет поддерживать величину крутящего момента на рабочем шпинделе и обеспечит функционирование болгарки.
Типовая электрическая схема регулятора оборотов болгарки представлена на фото:
Типовая электрическая схема регулятора оборотов. Источник фото здесь
Здесь основным элементом является симистор (ВТ12). Такая схема используется для регулировки оборотов болгарок большой мощности. Управление открыванием/закрыванием симистора дополнительно осуществляется с помощью тиристоров (D83). Поэтому симистор имеет три рабочих вывода: 1,2 — обеспечивают прохождение тока от сети к нагрузке, 3 — управляющий его открытием/закрытием.
Схема регулировки оборотов маломощных болгарок может быть выполнена только на тиристорах. Они одновременно выступают как в качестве запирающих цепь органов, так и управляющих. Необходимость третьего вывода здесь отсутствует. Принципиальная схема представлена на фото:
Схема тиристорного регулятора мощности. Источник фото здесь
Диодный мостик (VD1) дает возможность выполнять регулировку напряжения на обеих полупериодах переменного тока только с помощью одного тиристора.
С плавным пуском
Некоторые специализированные микросхемы могут иметь обратную связь по току, защите от перегрузки и плавному пуску одновременно. Такими качествами обладает микросхема U2010B, которая составляет базовый компонент представленной ниже схемы:
Схема регулятора на микросхеме U2010B. Источник фото здесь
Особенностью работы устройства является отсутствие таходатчика, что позволяет не усложнять конструкцию УШМ. Блок включен в цепь в виде промежуточного устройства между электрическим разъемом и электроприводом.
Без потери мощности
Самый простой и дешевый метод регулировки оборотов болгарки основан на изменении напряжения. Однако, на малых оборотах значительно уменьшается крутящий момент, и болгарка не может выполнять свои функции. Другой способ более дорогой и сложный базируется на использовании управления с помощью микропроцессора. Информацию для работы схемы с микропроцессором дает установленный на вал ротора таходатчик. Обратная связь через таходатчик дает практически 100% сохранение крутящего момента при падении оборотов двигателя.
Что из себя представляет регулировка скорости вращения, как работает, нужна ли и зачем
В простейшем варианте частоту вращения можно менять с помощью устройства регулировки мощности, в основе которого заложен принцип переменного сопротивления. То есть, по большому счету это обыкновенный реостат. Многие пользователи используют его на бытовых болгарках при проведении полировальных, шлифовальных работ с мягкими материалами, где на низких оборотах можно добиться качественного результата.
Типовая электрическая схема регулятора оборотов. Источник фото здесь
Однако, применение такого устройства увеличивает риск перегрева болгарки, так как возникают перегрузки на пониженных оборотах. Целесообразность оснащения бытовых болгарок регулятором мощности по этой причине вызывает большие сомнения.
Профессиональные, мощные болгарки, комплектуются более сложным техническим устройством для регулировки оборотов, в основе которого заложена электронная схема. Наличие функции поддержки частоты вращения при изменении нагрузки является его отличительной чертой. Цены на такие болгарки намного выше, чем на обычные бытовые.
Полезное видео
В систему поддержания оборотов болгарок профессионального типа при регулировании входит датчик, считывающий частоту вращения. Входящий в конструкцию датчика магнит подает сигнал на электронное регулирующее устройство, в котором сообщаются данные о величине частоты вращения. Электронный блок реагирует соответствующим образом, повышая силу тока в обмотках электропривода при увеличении нагрузки (уменьшении оборотов). Такая обратная связь таходатчика и электронного блока происходит непрерывно и поддерживает стабильную частоту вращения на разных режимах работы УШМ.
