Устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска

Для защиты электроприводов и других компонентов станков, ручного инструмента, других механизмов применяют устройство плавного пуска. В полном соответствии с названием такое дополнение помогает исключить чрезмерные нагрузки при старте (остановке). Его использование продлевает срок службы оборудования, уменьшает вероятность возникновения поломок и аварийных ситуаций. Кроме приобретения фабричных моделей, вполне допустимо создание функциональной электронной схемы собственными силами.

Материалы и инструменты

Сперва следует подготовить все необходимое. Для модернизации электроудлинителя понадобится сам удлинитель, а кроме него:

  • розетка для наружного монтирования;
  • термоусадочная трубка либо изоляционная лента;
  • кусочек фанер ы или доски;
  • кусочек провода 3*2,5;
  • паяльник и припой;
  • нож;
  • электронный блок плавного пуска KRRQD12A.

Делаем плавный пуск для болгарки своими руками

Одна из наиболее часто применяемых схем для изготовления пускового устройства основана на микросхеме КР118ПМ1 и симисторах, составляющих силовую часть. По этой схеме вы сможете изготовить блок для плавного пуска, не обладая специализированными навыками и не имея глубоких познаний в электротехнике. Важно лишь то, чтобы вы умели паять.

Графически эта схема выглядит следующим образом.

Изготовленное самостоятельно устройство вы можете подключить к абсолютно любому электроинструменту, рассчитанному на напряжение в двести двадцать вольт. Блок плавного пуска, созданный на основе этой схемы, необязательно включать отдельной кнопкой, а можно подключить к штатной клавише шлифовальной машины. Если у вашей болгарки внутри корпуса есть свободное место, то можете установить блок в него либо сделайте для него отдельный корпус и подключите к электроинструменту через разрыв в питающем кабеле.

Лучшим вариантом соединения блока плавного пуска и вашей шлифовальной машины будет следующий: на вход блока (разъём XS1) вы подаёте напряжение от источника электропитания с напряжением двести двадцать вольт. К выходу блока (разъём XP1) подключается вилка от болгарки.

Переноска с БПП с регулятором скорости вращения

Предлагаем ознакомиться с ещё одним вариантом самодельной переноски с БПП и регулятором скорости вращения. Представленная ниже схема позволяет обеспечить электроинструменту плавный ход и выход на номинальную частоту вращения. Время разгона до заявленной скорости зависит непосредственно от ёмкости используемого конденсатора C3. Для регулировки частоты вращения используется переменный резистор R2 группы A.

Схема блока плавного пуска с регулятором частоты вращения

Можно установить блок плавного спуска непосредственно в рукоятку электроинструмента, но это более сложная модернизация и, как уже говорилось, она может привести к лишению права на гарантийный ремонт. Оптимальный вариант собрать блок плавного пуска с регулятором частоты вращений – это использовать разветвительную коробку. В данной схеме использован симистор TS122-25-5, но можно установить практически любой прибор с напряжением класса не менее четвёртого и током не ниже 1,5–2 номиналов.

Переноска с блоком плавного пуска и регулятором частоты вращения

Зачем нужен блок плавного пуска

В связи с некоторыми конструкционными особенностями, запуск болгарки приводит к появлению динамических нагрузок на устройство. Поскольку масса диска, с помощью которого осуществляется полезная работа, достаточно высока, то на коллекторный электродвигатель и редуктор аппарата воздействует мощные инерционные силы, что приводит к возникновению следующих негативных факторов:

  1. Во время старта, который у болгарки особенно резок, силы инерции очень сильно воздействуют на корпус устройства, что может привести к травме: вы просто не удержите инструмент и выпустите его. Поэтому при запуске электродвигателя болгарки всегда держите её обеими руками.
  2. Во время старта на электродвигатель воздействует перегрузка, вызванная подачей высокого напряжения тока. К чему это приводит? Прежде всего, страдает обмотка двигателя и происходит ускоренный износ щёток, которого не будет, если вы изготовите блок для плавного пуска. В противном случае будьте готовы к тому, что в один не очень прекрасный день в моторе произойдёт короткое замыкание, вызванное полным износом щёток. Это, в свою очередь, заставит вас раскошеливаться на ремонт или покупать новую шлифовальную машину.
  3. Быстро подаваемый крутящий момент на редуктор во время запуска приводит к ускоренному износу шестерёнок в редукторе вашей шлифовальной машины.
  4. Также имейте в виду, что резкий старт болгарки может разрушить диск, осколки которого могут причинить вам серьёзный вред, поэтому никогда не работайте без кожуха для защиты.

Это интересно! Как выбрать лазерный уровень обзор

Для того чтобы вам было более понятно, какие элементы шлифовальной машины больше всего страдают от резкого запуска, посмотрите на схему, представленную ниже.

Конечно, некоторые компании, производящие шлифовальные машины, ещё на заводе комплектуют свои устройства блоком для плавного пуска. Однако, оснащение плавным пуском это непозволительная роскошь для болгарок, входящих в бюджетный ценовой сегмент, поэтому если вы не хотите покупать дорогой электроинструмент, то вам грозит опасность столкнуться с проблемами, которые были описаны выше.

Тем не менее, выход есть и он довольно прост: своими руками изготовить устройство для плавного пуска по одной из возможных схем. Если в корпусе вашего аппарата есть свободное место, то вы можете воспользоваться готовым устройством для плавного пуска и поставить его в болгарку.

Это интересно! Ножницы для резки металла: ручные и электроножницы

Общая информация

В электроинструментах, в которых рабочая часть представлена диском, что вращается с высокой скоростью, в начале их работы на ось редуктора воздействуют силы инерции. Это воздействие влечет за собой нижеследующие негативные моменты:

  1. Инерционный рывок, созданный в результате нагрузки на ось при резком старте, может вырвать агрегат из рук, тем более, если используются большие в диаметре и массе диски;

Важно! Из-за таких инерционных рывков при работе со стальными и алмазными дисками необходимо держать инструмент двумя руками и быть готовым к его удержанию, так как в противном случае можно травмироваться при срыве агрегата.

  1. Резкое поступление рабочего электронапряжения на двигатель создает большую перегрузку по току, которая происходит после того, как агрегат набрал минимальное значение оборотов. Это влечет к перегреву обмоток мотора и быстрому износу щеток. Частое включение и выключение инструмента может привести к короткому замыканию, так как существует высокая вероятность оплавления изоляционного слоя обмоток;
  2. Резкий набор оборотов УШМ или дисковой пилы из-за большого крутящегося момента приводит к быстрому изнашиванию шестерни редуктора. Иногда возможно заклинивание редуктора или даже отламывание его зубьев;
  3. Перегрузки, что воспринимает на себе при резком запуске рабочий диск, могут привести к его разрушению. Присутствие защитного кожуха на подобных электроинструментах обязательно.

Важно! При запуске болгарки открытый участок кожуха должен находиться в противоположной стороне от человека, чтобы защитить его от летящих осколков при возможном разрушении рабочего диска.

Для сокращения пагубных воздействий резкого и динамического пуска на электроинструмент производители выпускают модели со встроенным плавным пуском и регулировкой оборотов.

Внутреннее устройство болгарки со встроенным блоком УПП

Для информации. Подобные приспособления встраиваются в агрегаты из средней и высокой ценовой категории.

Устройство плавного пуска и регулятор оборотов отсутствуют во многих экземплярах электроинструмента, который имеется в большинстве домашних хозяйств. Если приобрести мощную технику (диаметр рабочего диска более 20 см) без УПП, резкий пуск двигателя повлечет к скорому износу механики и электрочасти, также такой агрегат сложно удержать в руках при включении. Установка УПП – это единственный выход.

Читайте также  Твердость материала

На рынке комплектующих к электроинструменту представлено много моделей уже готовых блоков плавного пуска и оборотных регуляторов.

Заводское устройство для регулировки оборотов УШМ

Готовое устройство плавного пуска для электроинструмента можно монтировать как внутрь корпуса при наличии свободного места, так и подключать в разрыв кабеля питания. Однако можно не приобретать готовое изделие, а изготовить его своими руками, так как схема этого приспособления достаточна проста.

Плавный пуск двигателя

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют активная и реактивная составляющие сопротивления (R). Значение реактивной составляющей зависит от частотных характеристик питания и во время запуска колеблется в пределах от 0 до расчетного значения (при работе инструмента). Кроме того, изменяется ток, называемый пусковым.

Ток пуска превышает в 7 раз значение номинального. При этом процессе происходит нагрев обмоток статорной катушки и, в том случае, если провод, из которого состоит обмотка, является старым, то возможно межвитковое КЗ (при уменьшении величины R ток достигает максимального значения). Перегрев влечет снижение срока эксплуатации инструмента. Для предотвращения этой проблемы существуют несколько вариантов использования устройств плавного пуска.

Переключением обмоток устройство плавного пуска двигателя (УПП) состоит из следующих основных узлов: 2 вида реле (управление временем включения и нагрузкой) , трех контакторов (рисунок 1).

Рисунок 1 – Общая схема устройства плавного пуска асинхронных двигателей (мягкого пуска).

На рисунке 1 изображен асинхронный двигатель. Его обмотки соединены по типу подключения «звезда». Запуск осуществляется при замкнутых контакторах K1 и K3. Через определенный временной интервал (задается при помощи реле времени) контактор К3 размыкает свой контакт (происходит отключение) и происходит включение контактом К2. Схема на рисунке 1 применима и для УПП двигателей различного типа.

Главным недостатком считается образование токов КЗ при одновременном включении 2-х автоматов. Эта проблема исправляется внедрением в схему вместо контакторов рубильника. Однако обмотки статора продолжают греться.

При электронном регулировании частоты пуска электромотора используется принцип частотного изменения питающего напряжения. Основным элементом этих преобразователей является преобразователь частоты, включающий в себя:

  1. Выпрямитель собирается на полупроводниковых мощных диодах (возможен вариант тиристорного исполнения). Он преобразует величину сетевого напряжения в пульсирующий постоянный ток.
  2. Промежуточная цепь сглаживает помехи и пульсации.
  3. Инвертор необходим для преобразования сигнала, полученного на выходе промежуточной цепи, в сигнал переменной амплитудной и частотной характеристиками.
  4. Электронная схема управления генерирует сигналы для всех узлов преобразователя.

Принцип действия, виды и выбор

Во время увеличения вращающего момента ротора и Iп в 7 раз для продления срока службы необходимо использовать УПП, которое отвечает следующим требованиям:

  1. Равномерное и плавное увеличение всех показателей.
  2. Управление электроторможением и пуском двигателя в определенные временные интервалы.
  3. Защита от скачков напряжения, пропадании какой-либо фазы (для 3-х фазного электродвигателя) и помех различного рода.
  4. Повышение износостойкости.

Принцип действия симисторного УПП: ограничение величины напряжения благодаря изменению угла открытия симисторных полупроводников (симисторов) при подключении к статорным катушкам электродвигателя (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема плавного пуска электродвигателя на симисторах.

Благодаря применению симисторов появляется возможность снизить пусковые токи в 2 и более раз, а наличие контактора позволяет избежать перегрева симисторов (на рисунке 2: Bypass). Основные недостатки симисторных УПП:

  1. Применение простых схем возможно только при небольших нагрузках или холостом запуске. В противном случае схема усложняется.
  2. Происходит перегрев обмоток и полупроводниковых приборов при продолжительном запуске.
  3. Двигатель иногда не запускается (приводит к значительному перегреву обмоток).
  4. При электротормозе электромотора возможен перегрев обмоток.

Широко применяются УПП с регуляторами, в которых отсутствует обратная связь (по 1 или 3 фазам). В моделях этого типа необходимо устанавливать время пуска электромотора и напряжение непосредственно перед началом пуска. Недостаток устройств — невозможность регулировать вращающий момент подвижных механических частей по нагрузке. Для устранения этой проблемы нужно применить устройство по снижению Iп, защиты от различной разности фаз (возникает во время перекоса фаз) и механических перегрузок.

Более дорогостоящие модели УПП включают в себя возможность слежения за параметрами работы электродвигателя в непрерывном режиме.

В устройствах, содержащих электромоторы, предусмотрены УПП на симисторах. Они отличаются схемой и способом регуляции сетевого напряжения. Простейшие схемы — схемы с однофазным регулированием. Они исполняются на одном симисторе и позволяют смягчить нагрузки на механическую часть, и применяются для электромоторов с мощностью менее 12 кВ. На предприятиях применяется 3-х фазное регулирование напряжения для электромоторов мощностью до 260 кВт. При выборе вида УПП необходимо руководствоваться следующими параметрами:

  1. Мощность устройства.
  2. Режим работы.
  3. Равенство Iп двигателя и УПП.
  4. Количество запусков за определенное время.

Для защиты насосов подходят УПП, защищающие от ударов с гидравлической составляющей трубы (Advanced Control). УПП для инструментов выбираются, исходя из нагрузок и больших оборотов. В дорогих моделях этот тип защиты в виде УПП присутствует, а для бюджетных необходимо изготавливать его своими руками. Применяется в химических лабораториях для плавного запуска вентилятора, охлаждающего жидкости.

Причины применения в болгарке

Благодаря особенностям конструкции при старте угловой шлифовальной машинки происходят высокие динамические нагрузки на детали инструмента. При начальном вращении диска, ось редуктора подвержена действию сил инерции:

  1. Инерционный рывок может вырвать болгарку из рук. Происходит угроза жизни и здоровью, так как этот инструмент очень опасен и требует строгого соблюдения техники безопасности.
  2. При запуске происходит перегрузка по току (Iпуска = 7*Iном). Происходит преждевременный износ щеток, перегрев обмоток.
  3. Изнашивается редуктор.
  4. Разрушение режущего диска.

Ненастроенный инструмент становится очень опасным, ведь существует вероятность причинения вреда здоровью и жизни. Поэтому необходимо его обезопасить. Для этого и собираются УПП для электроинструмента своими руками.

Регулятор оборотов для болгарки своими руками

При использовании смекалки для создания регулятора оборотов своими руками, можно использовать выпаянные платы регулятора швейной машины или пылесоса. Кроме того, составляющие для регулятора недорогие по цене, при возможности их можно легко купить. Стоит отметить, что в устройстве редуктор необходим для поддержки определенного количества оборотов и скорости. Если скорости повышенные, то причина скорее всего в статоре. Статор требует ремонта. Починка статора возможна в домашних условиях.

Регулятор оборотов можно использовать не только для болгарки, но и для дрели, фрезерного станка и коллекторного двигателя

Работа коллекторного двигателя обеспечивается любым видом электрического напряжения. При изменении мощности напряжения нужно уменьшить или увеличить количество оборотов. Изменить это число помогает как раз таки тиристорный регулятор оборотов.

Этапы сборки регулятора:

  • Для начала необходимо открутить ручку болгарки, оценить место и придумать, куда расположить элементы схемы (если места нет, то можно сделать устройство в отдельной коробке);
  • Резистор можно сделать из алюминия;
  • При условии несильного нагревания симистора радиатор достаточен небольшого размера;
  • Далее происходит припаивание конструкции.

В заключение идет проклейка эпоксидной смолой для закрепления. Самодельное устройство может работать годами. Бывают случаи, что устройство после включения разгоняется на повышенных скоростях – это значит, обмотка статора замкнулась. В данном случае произошло витковое замыкание. Статор требует ремонта, чаще всего требуется его перемотка.

Читайте также  Поплавковый выключатель для насоса

Какие бывают характерные неисправности: разрывается или сгорает обмотка, возникает короткое замыкание, пробивается изолирующая поверхность.

Софт-стартеры

Современные устройства плавного пуска выполнены, на микропроцессорах. И это существенно увеличивает их функциональные возможности по сравнению с аналоговыми. Эти устройства называют софт-стартерами. Они увеличивают срок службы исполнительных механизмов и самих электродвигателей.

С ними старт электродвигателя происходит с постепенным увеличением напряжения. Кроме этого, регулируется время разгона и время его торможения. Для того чтобы пониженное начальное напряжение не могло в электросхеме значительно снизить пусковой момент, его устанавливают в диапазоне 30 — 60% от номинального.

Плавная регулировка напряжения дает возможность плавного ускорения двигателя до номинальной скорости.

Необходимо отметить, что с применением софт-стартеров уменьшилось количество реле и контакторов в электрической цепи. Само по себе устройство софт-стартеров не является сложным. Они просты в монтаже и эксплуатации. Электросхема подключения показана на рисунке справа.

Однако существует ряд особенностей, которые обязательно следует учитывать при их выборе.

  • Первое — это обязательный учет тока асинхронной машины. Поэтому выбор софт-стартера необходимо осуществлять учитывая полный ток нагрузки, не превышающий тока предельной нагрузки самого устройства,
  • Второе — максимальное число стартов в час. Как правило, оно ограничено софт-стартером. Число запусков в час самой машины не должно превышать этот параметр,
  • Третье — это напряжение самой электрической сети. Оно должно соответствовать паспортному значению устройства. Несоответствие может привести к его поломке.