Как подключить регулятор оборотов на болгарку

Как подключить регулятор на болгарку для уменьшения или увеличения оборотов

Хорошая болгарка есть у каждого мастера. Она популярна среди профессионалов и в любом домашнем хозяйстве по причине удобной работы и многозадачности. Инструмент задуман, как шлифовальная машина, но его уникальный угловой редуктор сделал этот прибор самой популярной пилой. При установке соответствующих дисков, УШМ пилит и режет различные материалы, шлифует и полирует поверхности, с легкостью проникая в труднодоступные места.

Поскольку материалы для резки и шлифовки попадаются разной твердости и текстуры, то и скорость вращения диска при их резе должна отличаться. Иначе, режущий круг свою задачу не выполнит или, того более, заклинит в материале в самый неподходящий момент и приведет к выходу из строя двигатель.

Идеальный вариант — модель, у которой производителем встроен регулятор оборотов. Купить болгарку с регулировкой оборотов – лучшее решение.

Изготовление регулятора оборотов для болгарки своими руками

Самый простой регулятор можно собрать своими руками. Те домашние мастера, которые понимают толк в электрических схемах, вполне могут изготовить регулятор оборотов по простой схеме на полупроводниках.

Способов, как сделать регулятор и внедрить этот блок в инструмент, есть несколько, его можно установить и вовнутрь корпуса, и присоединить внешне, отдельным элементом. В любой установке он сможет регулировать обороты.

Внешнюю плату также можно смонтировать в отдельной пластмассовой коробке, оснастив ее вилкой и розеткой. По факту это та же переноска пускового тока, через нее включают УШМ, а колесиком на коробке регулируют обороты. Получается отличная машинка для полировки.

Этот способ сложнее, зато дает возможность разместиться в корпусе, что компактно и удобно.

Перед тем, как установить схему, нужно заменить клавиши, включающие инструмент в сеть.
Освободится место. Сюда нужно поставить электронные ключи — симистор или тиристор для переключения скоростей вращения.
Можно подключить и микросхему плавного пуска, что даст возможность избежать рывка на старте.

Для каких задач необходима регулировка

Болгарки с регулятором оборотов применяются:

При шлифовке и резе очень тонких листов (металла или пластика). В этом случае нужно снизить обороты почти до нулевого значения оборотов. Крутящий момент должен быть рассчитан так, чтобы материал не плавился.
Для резки плитки, керамики, искусственного или натурального камня. В начале реза нужно увеличить скорость вращения, затем снизить, и в конце снова усилить обороты, чтобы не появились сколы и трещины.
При работе с дисками с алмазным напылением. С ними лучше резать на низких оборотах, так не происходит сильный нагрев, и можно дольше работать.
Во время работы с полировочными насадками, особенно при финишной полировке.

Плюсы и минусы регулятора, сделанного своими руками

Плюс в том, что ваша угловая шлифовальная машинка получит дополнительные функции. Вы сможете изменять скорость вращения диска, понижать и повышать обороты.

Но домашняя технология имеет и несколько минусов:

Сильно греется, поэтому нагрузку долго давать нельзя. Рекомендуется режим работы с периодическими выключениями, чтобы машинка остыла.
Потеря мощности. Полупроводниковые регуляторы неплохо корректируют силу тока и отлично меняют частоту вращения шпинделя. Но при этом, к сожалению, мощность инструмента падает. Только заводской регулятор мощности, установленный производителем, сохраняет мощность двигателя на 100%.

Стоит заметить, что падение мощности актуально лишь при работе с камнем и керамической плиткой

А при выполнении разреза тонколистных материалов, где очень важно понизить число оборотов, потеря мощности практически незаметна

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.

Для чего вообще регулировать скорость вращения диска болгарки?

При резке металла разной толщины, качество работы сильно зависит от скорости вращения диска. Если резать твердый и толстый материал – необходимо поддерживать максимальную скорость вращения. При обработке тонкой жести или мягкого металла (например, алюминия) высокие обороты приведут к оплавлению кромки или быстрому замыливанию рабочей поверхности диска;
Резка и раскрой камня и кафеля на высокой скорости может быть опасной. К тому же диск, который крутится с высокими оборотами, выбивает из материала мелкие куски, делая поверхность реза щербатой. Причем для разных видов камня выбирается разная скорость. Некоторые минералы как раз обрабатываются на высоких оборотах;
Шлифовальные работы и полировка в принципе невозможны без регулирования скорости вращения. Неправильно выставив обороты, можно испортить поверхность, особенно – если это лакокрасочное покрытие на автомобиле или материал с низкой температурой плавления;
Использование дисков разного диаметра автоматически подразумевает обязательное наличие регулятора. Меняя диск Ø115 мм на Ø230 мм, скорость вращения необходимо уменьшить практически вдвое. Да и удержать в руках с 230 мм диском, вращающимся на скорости 10000 об/мин практически нереально;
Полировка каменных и бетонных поверхностей в зависимости от типа используемых коронок производится на разных скоростях. Причем при уменьшении скорости вращения крутящий момент не должен снижаться;
При использовании алмазных дисков необходимо уменьшать количество оборотов, так как от перегрева их поверхность быстро выходит из строя. Разумеется, если ваша болгарка работает только в качестве резака для труб, уголка и профиля – регулятор оборотов не потребуется. А при универсальном и разностороннем применении УШМ он жизненно необходим.

Как правило, бюджетные угловые шлифовальные машины (УШМ), в народе называемые болгаркой, не имеют в своей конструкции регулируемые электронные модули, к которым относятся регулятор оборотов двигателя и плавный пуск. Владельцы таких болгарок со временем начинают понимать, что их отсутствие резко снижает функциональность инструмента. В этом случае можно произвести доработку УШМ, установив на нее самодельные приспособления.

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.

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.

Зачем в болгарке плавный пуск и регулятор оборотов

Самый частый сюрприз в работе — выход из строя обмотки электродвигателя. Это может случиться всего через несколько запусков нового инструмента. Проблема образуется из-за очень высокой скорости вращения. В момент включения машинки происходит сразу несколько последовательных действий:

Регулятор оборотов болгарок Bosh

резко увеличивается величина тока:
запускается электродвигатель;
набираются обороты до рабочих величин.

Все это происходит в очень короткий промежуток времени, что дает огромную нагрузку на каждый узел УШМ, особенно на электрическую обмотку. Как следствие — она обрывается.

Многие модели изначально оснащаются устройствами плавного запуска и регуляторами оборотов, но они не имеют большой популярности из-за высокой стоимости. На более бюджетных вполне реально собрать регулятор оборотов для болгарки собственноручно, причем плавный запуск собирается на той же микросхеме. Одним действием решаются две основных проблемы столь нужного инструмента.

Те, кто работал болгаркой с кафелем, камнем и подобными материалами, знают, что качество резки и внешний вид края сильно страдают от высоких скоростей, а сам инструмент буквально «убивается» от таких работ. Та же проблема и с металлическими деталями: алюминий и прочие мягкие сплавы нужно резать на минимальных оборотах, а толстое и твердое полотно — на максимальных скоростях. Процессы шлифовки и полировки поверхностей на высоких скоростях испортят материал.

Что это такое?

В болгарках с регулятором скорости применяют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они могут работать на постоянном или переменном токе. Двигатель такого типа легко регулируется изменением тока в цепи.

Благодаря тому, что современные регуляторы используют ключевое импульсное управление, они греются очень незначительно и могут быть встроены в корпус даже малогабаритного инструмента. Для регулирования используется потенциометр, ручка которого выводится на рукоятку машины.

Зачем контролировать скорость движения диска?

Различные скорости резания или шлифования требуются по физическим свойствам материалов, с которым работают. Так, высокая скорость при небольшом давлении требуется при резке твердых материалов, которые иначе могут крошиться или раскалываться. Мягкие материалы, нестойкие к действию тепла (термопласты, дерево), наоборот, требуют малой 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 снабжены стабилизированным регулятором скорости, но недорогие бытовые УШМ, мощностью менее 1200 Вт, не всегда дополняются им. В этой статье поговорим о том, как сделать такой регулятор самостоятельно, чтобы уменьшить обороты.

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.

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:

На печатной плате или навесным монтажом собирается электрическая схема.

Особенности конструкций зарубежных производителей УШМ

В данной главе рассмотрим конструктивные особенности болгарок, производимых под брендами Bosch, Hitachi и Makita, а также ремонт УШМ своими руками.

Ремонт УШМ Bosch

Болгарки Бош представляют собой надежный инструмент, не доставляющий особых хлопот пользователю. Но не каждый пользователь относится к инструменту правильно. Ремонт УШМ Бош чаще всего сопряжен с заменой подшипников.

Конструктивно все болгарки Bosch выполнены по одинаковой схеме. Вал шпинделя поз.25 запрессовывается в ведомую косозубую шестерню поз.26 и опирается в корпусе редуктора поз.821 на игольчатый подшипник поз.51.

При разрушении подшипника внутри корпуса остается обойма подшипника, которую достать непросто. Рекомендуем два способа демонтажа обоймы игольчатого подшипника. Они описаны в разделе «Как снять игольчатый подшипник».

При износе или зализывании зубьев пары шестеренок замене подлежат обе и только парно. Производя демонтаж шестеренок, помните, что ведущая шестерня крепится на валу ротора на резьбе, причем ЛЕВОЙ и фиксируется гайкой. Ведомая большая косозубая шестерня поз.26 напрессована на вал шпинделя поз.25.

Ремонт УШМ Hitachi

Особую популярность у российских потребителей получили болгарки Хитачи. И это закономерно. На рынке практически отсутствуют кустарные подделки болгарок Hitachi. Простота конструкции позволяет легко выполнить ремонт любой сложности.

Болгарки фирмы Hitachi обладают повышенной надежностью и нечасто попадают на стол ремонтников. Основная причина попадания болгарки Hinachi на ремонт – поломка редуктора, а именно, выработка зубьев шестеренок.

Разбирается редуктор болгарки просто. Чтобы отсоединить корпус редуктора поз.3 от корпуса статора поз.37, надо освободить угольные щетки.

Выкрутите четыре винта поз.1, крепящих корпус редуктора и корпус статора. Разъедините корпус редуктора и корпус статора. Корпус редуктора отсоединится совместно с ротором поз.8.

Чтобы снять крышку редуктора поз.23, надо выкрутить четыре винта поз.24. Ведомая косозубая шестерня поз.33 фиксируется на валу шпинделя поз.26 при помощи шпонки поз.25 и ссаживается съемником. Подшипник поз.21 снимается съемником.

Ремонт УШМ Makita

Особенностью болгарок семейства Makita является быстросъемный защитный кожух поз.19.

Настоящая Макита представляет собой надежный, долговечный инструмент. Но, как и все углошлифовальные машины, страдает выходом из строя редуктора, его шестеренок.

К замене шестеренок редуктора прибегают в случае их заклинивания или разрушения.

Чтобы произвести ремонт УШМ Makita 9069 или Makita 9558 HN, необходимо болгарку разобрать.

Если несправен редуктор, а это определяется появлением люфта вала шпинделя, заклиниванием редуктора, пробуксовыванием ведомой шестерни, то следует отсоединить редуктор от корпуса статора. Освободите угольные щетки поз.35, выкрутите четыре винта поз.10 и отсоедините корпус редуктора от корпуса статора поз.37.

На следующем этапе открутите четыре винта поз.18, держащих крышку ротора поз.15. Ведомая шестерня поз.14 снимается при помощи перса. Ведущая шестерня поз.43 крепится за счет шпоночного соединения и фиксируется гайкой поз.42. Подшипники вала ротора поз.3 снимаются при помощи съемников.

Типовая схема регулятора оборотов

Вот так выглядит плата регулятора оборотов в сборе

Регулятор оборотов двигателя – это не просто переменный резистор, понижающий напряжение. Необходим электронный контроль величины силы тока, иначе с падением оборотов будет пропорционально снижаться мощность, а соответственно и крутящий момент. В конце концов, наступит критически малая величина напряжения, когда при малейшем сопротивлении диска электродвигатель просто не сможет повернуть вал. Поэтому, даже самый простой регулятор необходимо рассчитать и выполнить в виде проработанной схемы.

А более продвинутые (и соответственно дорогие) модели оснащаются регуляторами на основе интегральной микросхемы.

Интегральная схема регулятора. (наиболее продвинутый вариант)

Если рассматривать электрическую схему болгарки в принципе, то она состоит из регулятора оборотов и модуля плавного пуска. Электроинструменты, оснащенные продвинутыми электронными системами, существенно дороже своих простых собратьев. Поэтому далеко не каждый домашний мастер в состоянии приобрести такую модель. А без этих электронных блоков останется лишь обмотка электромотора и клавиша включения.

Надежность современных электронных компонентов УШМ превосходит ресурс обмоток двигателя, поэтому не стоит бояться приобретения электроинструмента, оснащенного такими приспособлениями. Ограничителем может быть лишь цена изделия. Мало того, пользователи недорогих моделей без регулятора рано или поздно приходят к самостоятельной его установке. Блок можно приобрести в готовом виде или изготовить самостоятельно.

Выбираем схему

Существует множество схем плавного пуска, постараемся подобрать что-нибудь подходящее и наиболее доступное для нас.

На дискретных элементах

Регулятор, схема которого представлена ниже, собран на симметричном тиристоре (симисторе) КУ208Г и позволяет осуществлять плавный пуск электроинструмента мощностью до 2 кВт.

Схема плавного пуска на симисторе

Сразу после подачи напряжения на схему (тумблер SA1) Конденсатор С1 разряжен, симистор VS1 закрыт и двигатель М не вращается. Далее конденсатор постепенно заряжается через диод VD1 и резистор R2, симистор начинает открываться, но с большой задержкой от начала полуволны сетевого напряжения. На мотор поступает небольшое начальное напряжение, и он запускается на минимальных оборотах.

По мере зарядки конденсатора задержка открывания симистора уменьшается, напряжение на моторе увеличивается, а значит, увеличиваются и обороты. Как только конденсатор зарядится полностью, симметричный тиристор будет открываться в начале каждой полуволны, подавая на двигатель полное сетевое напряжение, и последний выйдет на полные обороты.

Время плавного включения можно регулировать, подбирая емкость конденсатора С1. При указанных номиналах (500 мкФ) инструмент выйдет на рабочий режим примерно через 2-3 сек после включения.

На микросхеме и симисторе

Эта схема собрана на отечественной универсальной микросхеме КР1182ПМ1. С ее помощью можно построить как устройство плавного пуска, так и регулятор напряжения. На схеме, приведенной ниже, микросхема включена в режиме плавного пуска.

Схема плавного пуска на ИМС КР1182ПМ1

Поскольку микросхема имеет относительно малую выходную мощность – до 150 Вт, – то оснащена мощным выходным ключом, в роли которого выступает симметричный тиристор ТС122-20-10, выдерживающий ток до 20 А. Время выхода двигателя на рабочий режим зависит от емкости конденсатора С1. Такая схема сможет работать без радиатора при мощности нагрузки до 1 кВт.

Интегральный регулятор

Схема на дискретных элементах достаточно проста и не содержит дефицитных элементов, но она слишком громоздка и ее придется поместить в отдельный корпус, особенно если электроинструмент мощный и потребуется радиатор. В этом плане намного удобнее использовать готовые интегральные блоки плавного пуска. Самый удобный для нас вариант – KRRQD20A.

Блок плавного пуска KRRQD20A

Компактный интегральный блок плавного пуска (БПП) рассчитан на ток до 20 А и способен коммутировать мощность до 4 кВт. Модуль имеет 2 вывода и включается в разрыв одного из питающих проводов двигателя инструмента. Если оснастить им удлинитель (многие почему то называют его переноской), то электроинструмент, подключенный через него, будет плавно запускаться при нажатии на кнопку включения.

Схема подключения модуля KRRQD20A к удлинителю

На фото хорошо видно, что модуль предназначен для установки на радиатор, но если мощность электроинструмента не превышает 1 кВт, то радиатор не потребуется.

Блок плавного пуска XS-12/D3

Схема подключения нанесена прямо на корпусе прибора и очевидно, что его можно использовать, только установив после выключателя в сам электроинструмент. Тоже неплохой вариант, но, во-первых, удлинитель более универсальное решение (можно подключать любой инструмент или даже лампу), а, во-вторых, разбирая инструмент, мы лишаемся гарантийного обслуживания.

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.

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.

Как сделать регулятор оборотов для болгарки своими руками?

Если среди вашего инструментария имеется старая болгарка, не торопитесь избавляться от нее. Задействовав простенькую электросхему, инструмент можно усовершенствовать, добавив ему опцию корректировки частоты вращения. За счет обычного управляющего устройства, которое можно создать своими руками в течение нескольких часов, функции инструмента существенно расширятся. Понизив количество вращений за единицу времени, углошлифовальную машинку можно использовать как заточной и шлифовочный агрегат для разных типов материалов. Появятся дополнительные возможности для использования вспомогательных оснасток и насадок.

Как подключить регулятор оборотов на болгарку

Как подключить регулятор на болгарку для уменьшения или увеличения оборотов