Теперь частотный преобразователь для угловой шлифовальной машины готов и может быть установлен либо в специальном корпусе, либо закреплен на деревянной дощечке. Единственное, что следует отметить, что такое устройство является самодельным, и при работе с электрическими шлифовальными машинами следует соблюдать осторожность.
Регулятор скорости вращения вентилятора: виды устройства и правила подключения
Вентилятор — одно из небольших, но очень важных устройств, помогающих создать приятные условия для работы, отдыха или просто развлечений.
Без него не могут работать компьютеры, холодильники, кондиционеры и другие приборы. Регулятор скорости используется для обеспечения наиболее эффективной работы различных приборов.
В нашем материале вы узнаете, что такое регуляторы и как они работают. Также мы расскажем, как собрать его своими руками и что для этого нужно.
Виды и особенности устройства
Существует множество видов вентиляторов, они задействованы в кондиционерах, компьютерах, ноутбуках, холодильниках, многих других офисных и бытовых приборах.
Чтобы контролировать скорость вращения лопастей, часто используют небольшой элемент — регулятор. Это позволяет продлить срок службы оборудования и значительно снизить уровень шума в помещении.
Регуляторы скорости вращения вентилятора дают возможность управлять работой прибора таким образом, что выбирается наиболее благоприятный режим для пользователя и техники.
Различные модели регуляторов скорости вращения вентиляторов используются для управления однофазными и трехфазными двигателями вентиляторов.
Наиболее подходящая для бытового оборудования скорость вращения лопастей вентилятора выбирается поворотом центрально расположенной ручки.
Для облегчения электромонтажа на корпусах устройств указаны возможные подключения к приборам и электросети.
Электронные модели управляются с помощью дистанционных датчиков или внешних систем управления.
Регуляторы скорости также используются в нагревателях с тепловыми пушками и нагревателях с теплогенерирующими вентиляторами.
Один регулятор скорости может управлять несколькими вентиляционными установками, если не превышен общий предел тока.
Регуляторы скорости устанавливаются открыто или скрыто в отапливаемых помещениях с нормальной влажностью, а также устанавливаются в распределительных панелях на DIN-рейку.
Назначение прибора для управления скоростью
Если кондиционер или вентилятор постоянно работает на максимальной мощности, указанной производителем, это негативно сказывается на сроке его службы. Отдельные компоненты просто не справляются с таким темпом и быстро выходят из строя.
По этой причине часто рекомендуется оснащать все устройства запасом мощности, чтобы они не работали на максимальной мощности.
Для дросселирования скорости вращения вентилятора используется регулятор. Причем существуют модели, которые управляют одним и несколькими каналами одновременно. Например, 6-канальный регулятор.
Также нередко некоторые компоненты систем охлаждения, компьютеров и других устройств перегреваются во время работы. Чтобы они не расплавились, производитель предусмотрел их охлаждение за счет работы вентилятора.
Однако не всякая работа требует максимальной скорости вращения вентилятора/охладителя. При настольной работе за компьютером или поддержании постоянной температуры в холодильной установке нагрузка гораздо меньше, чем при выполнении сложных математических расчетов или замораживании. А вентилятор без контроллера вращается с одинаковой скоростью.
Производители предлагают различные модели контроллеров, которые вы можете установить самостоятельно, руководствуясь рекомендациями в инструкции.
Скопление большого количества мощных электроприборов, работающих в одном помещении, может создавать уровень шума 50 децибел и более из-за одновременной работы вентиляторов на максимальной скорости.
В такой атмосфере трудно работать и человек быстро устает. Поэтому целесообразно использовать оборудование, снижающее шум вентиляторов, не только в производственных помещениях, но и в офисных зданиях.
Контроллеры не только снижают перегрев отдельных компонентов и уменьшают шум, но и позволяют рационально использовать технику, уменьшая и увеличивая скорость вращения вентилятора по мере необходимости. Например, в системах кондиционирования воздуха, используемых во многих общественных местах и производственных помещениях.
Одним из важнейших компонентов интеллектуальных крышных вентиляционных установок являются контроллеры скорости. Их работа обеспечивается датчиками температуры, влажности и давления. Вентиляторы, перемешивающие воздух в спортивном зале, производственном цехе или офисном помещении, помогают экономить расходы на отопление.
Трансформаторные регуляторы скорости используются в более крупных вентиляционных системах. Их главный недостаток — высокая стоимость.
Это достигается за счет равномерного распределения теплого воздуха, циркулирующего в помещении. Вентиляторы толкают верхние теплые слои вниз и смешивают их с более холодными нижними слоями. Ведь для комфорта человека важно, чтобы теплой была нижняя часть помещения, а не потолок. Контроллеры в таких системах следят за скоростью вращения и замедляют и ускоряют скорость вращения лопастей
Для какой цели УШМ невысокие обороты?
Встроенная опция регулирования скорости вращения колес позволяет бережно обращаться с такими материалами, как дерево или пластик. При снижении скорости повышается комфорт и безопасность. Эта опция особенно удобна для радио- и электротехнических работ, в авторемонтных и реставрационных мастерских.
Среди профессионалов, работающих с электроинструментами, также бытует мнение, что чем более обычным является инструмент, тем он безопаснее. Желательно, чтобы лишняя «начинка» не обслуживала токарный станок. Таким образом, значительно упрощается обслуживание оборудования. По этой причине некоторые компании специально делают отдельные пульты дистанционного управления, которые можно подключить к шнуру питания фрезера.
Для чего болгарке плавный пуск и регулятор оборотов?
В современных угловых шлифовальных машинах используются 2 основные опции, которые повышают эффективность и безопасность оборудования:
- регулятор оборотов (частотный преобразователь) – устройство, предназначенное для преобразования числа оборотов мотора в разных режимах функционирования;
- устройство плавного пуска – схема, которая обеспечивает неторопливое наращивание оборотов мотора от нулевой отметки до предельного значения при подключении агрегата.
Они используются в электромеханических устройствах, конструкция которых основана на электродвигателе переменного тока с коллектором. Они помогают уменьшить износ механических частей машины при включении. Они снижают нагрузку на электрические части машины, переводя их в плавный режим работы. Как показали исследования свойств материалов, именно резкий переход от устойчивого состояния к быстрой активности вызывает наибольший износ соприкасающихся деталей. Например, запуск двигателя внутреннего сгорания в автомобиле эквивалентен износу поршня и уплотнительного кольца на расстоянии 700 км.
При включении двигателя происходит резкий переход от неподвижного состояния к кругу, который вращается со скоростью 2,5-10 тысяч оборотов в 60 секунд. Каждый, кто когда-либо пользовался угловой шлифовальной машиной, хорошо знает ощущение, когда инструмент просто «вылетает из рук». Именно в этот момент происходит большинство несчастных случаев с машиной.
Обмотки ротора и статора нагружены одинаково. Двигатель переменного тока с коммутатором запускается в состоянии короткого замыкания, ЭЭД уже толкает вал вперед, но сила инерции еще не позволяет вращаться. В катушках двигателя возникает пусковой импульс. Хотя они рассчитаны на такую работу, наступает момент (например, в случае перенапряжения сети), когда изолятор обмотки уже не выдерживает, и между катушками возникает короткое замыкание.
С введением в схему агрегата функции плавного пуска и реверсирования скорости вращения двигателя все вышеперечисленные проблемы исчезают сами собой. Кроме того, решается проблема внезапного и значительного падения напряжения в электросети при запуске агрегата. Таким образом, становится ясно, что бытовые приборы не подвергаются опасности. Выключатели на счетчике электроэнергии не срабатывают и не отключают электричество в квартире или доме.
Система плавного пуска используется в угловых шлифовальных машинах среднего и высокого ценового сегмента, концентратор регулировки оборотов — все чаще в профессиональных модификациях угловых шлифовальных машин. Регулятор оборотов позволяет обрабатывать угловой шлифмашиной мягкие материалы, производить тонкую шлифовку и полировку, так как на высоких оборотах или древесине краска просто сгорает. Дополнительная цепь увеличивает цену инструмента, но продлевает срок службы и безопасность инструмента.
Как собрать регулятор своими руками?
Упрощенный и достаточно надежный частотный преобразователь для шлифовальной машины сделан своими руками из доступных электрических компонентов. Ниже приведена принципиальная схема со всеми компонентами, необходимыми для сборки устройства на печатной плате.
Итак, нам понадобятся:
- симметричный триодный тиристор (или триак, симистр) DIAC (DB3);
- резистор (сопротивление) R1 (его параметры должно составлять 4,7 кОм);
- дополнительный триак ВТ136/138 (TRIAC);
- конденсатор С1 (400 В, 0,1 мкФ);
- дополнительное сопротивление VR1 на 500 кОм.
Такая схема работает по следующей методике.
- Время зарядки конденсатора модифицируется вспомогательным резистором (он получил название подстроечный). Когда на схему поступает напряжение, симистры пребывают в затворенном положении, а на выводе наблюдается нулевое значение напряжения.
- В процессе зарядки конденсатора отмечается повышение напряжения на нем, что ведет к раскрытию симистра DB3. В результате этого напряжение попадает на ВТ136/138. Этот тиристорный элемент тоже раскрывается, и сквозь него идет электрический ток.
- После этого симметричные компоненты вновь закрываются и пребывают в подобном статусе до абсолютной перезарядки конденсатора в противоположную сторону.
- В конечном счете на выводе мы обретаем сложный по конфигурации детерминированный сигнал конечной энергии. Его точный диапазон определяется периодом выполнения функций цепи конденсатор – вспомогательное сопротивление – сопротивление R1.
Симисторы обычно устанавливаются на печатную плату. Ее можно легко изготовить из текстолита (прессованного многослойного пластика из изолирующих волокон и фольги). Отдельные мастера используют резак для вырезания печатной платы. Обычно компоненты схемы собираются по методу модульной сборки. Симисторы устанавливаются только на теплообменник, который изготавливается из алюминия или меди. Это обеспечивает хорошую теплоотдачу.
Опробуйте собранную лампу со стандартной лампочкой мощностью 40-60 Вт. Подключите ее к цепи и отрегулируйте световой поток. Если яркость изменится, значит, вы правильно выполнили настройки. Теперь вы можете вставить регулятор в корпус угловой шлифовальной машины. Это не очень просто, поскольку необходимо убедиться, что аксессуар не мешает работе угловой шлифовальной машины.
Необходимо проработать положение буфера, установленного на розетке, в соответствии с конструкцией самой угловой шлифовальной машины. Осуществляется монтаж схемы:
- в добавочную коробку, монтируемую на корпус агрегата;
- в рукоятку держателя;
- в маленькую пустую нишу (она предназначается для охлаждения и обеспечения циркулирования воздушных масс) в задней области УШМ.
Сама схема подключается к устройству путем установки ее в канал питания угловой шлифовальной машины. С этим, надо думать, у вас не возникнет никаких трудностей.
Как выбрать?
Конкретную модель регулятора оборотов следует выбирать в зависимости от типа подключаемого электродвигателя — коллективного, трехфазного или однофазного. Конкретная модель регулятора скорости должна быть выбрана в соответствии с типом подключаемого электродвигателя.
Кроме того, необходимо выбрать регулятор скорости:
- Тип управления – выделяют два способа: скалярный и векторный. Первый из них привязывается к нагрузке на валу и является более простым, но менее надежным. Второй отстраивается по обратной связи от величины магнитного потока и выступает полной противоположностью первого.
- Мощность – должна выбираться не менее или даже больше, чем номинал подключаемого электродвигателя на максимальных оборотах, желательно обеспечивать запас, особенно для электронных регуляторов.
- Номинальное напряжение – выбирается в соответствии с величиной разности потенциалов для обмоток асинхронного или коллекторного электродвигателя. Если вы подключаете к заводскому или самодельному регулятору одну электрическую машину, будет достаточно именно такого номинала, если их несколько, частотный регулятор должен иметь широкий диапазон по напряжению.
- Диапазон частот вращения – подбирается в соответствии с конкретным типом оборудования. К примеру, для вращения вентилятора достаточно от 500 до 1000 об/мин, а вот станку может потребоваться до 3000 об/мин.
- Габаритные размеры и ве с – выбирайте таким образом, чтобы они соответствовали конструкции оборудования, не мешали работе электродвигателя. Если под регулятор оборотов будет использоваться соответствующая ниша или разъем, то размеры подбираются в соответствии с величиной свободного пространства.
Подключение
Тип подключения регулятора скорости различается в зависимости от типа двигателя и принципа работы. Поэтому в качестве примера мы возьмем один из наиболее распространенных частотных регуляторов, используемых в различных приложениях.
Перед подключением обязательно ознакомьтесь с заводской электрической схемой. Как правило, вы найдете ее на самом частотном регуляторе или в техническом паспорте устройства:
Затем вы можете использовать схему клемм, чтобы определить количество клемм, используемых для подключения регулятора двигателя к сети. В нашем примере мы предполагаем трехпроводную систему, т.е. необходимы фаза, нейтраль и заземление. На задней панели контроллера это две клеммы AC и FG:
Далее необходимо сверить цветовую маркировку разъема с приведенной схемой и сопоставить ее со всеми компонентами двигателя, которые должны быть подключены в вашем случае. Если какие-то клеммы кажутся лишними, их можно закоротить, как показано на схеме выше.
Когда все клеммы контроллера совпадут с клеммами двигателя, можно подключать их вместе и к сети.
Подключение реверса
Как упоминалось ранее, для изменения направления вращения необходимо поменять местами одну из клемм обмотки.
Двигатель начинает вращаться в другом направлении. Проверьте правильность подключения, поменяйте местами провода на клеммной колодке в соответствии с описанной схемой, включите напряжение. Направление вращения двигателя должно измениться на противоположное.
Контакт, на который подавалась фаза, должен быть подключен к входу второй обмотки. Напряжение подается на пустую клемму, нулевое положение не меняется. Вы можете изменить последовательность подключения, переставляя тумблер.
Переверните тумблер вверх ногами, ниже приведены сведения об отдельных выходах и схема их соединения с левым и правым положением тумблера. Нарисуйте простейшую схему подключения для лучшего понимания: две обмотки и два контакта на тумблере. Средние контакты попеременно подключаются/отключаются к двум боковым контактам. Подключение элементарное.
Подключите одну обмотку к нижнему контакту и соедините ее с верхним контактом. Вторую обмотку подключите к среднему контакту, таким образом, в данном примере подключена обмотка статора.
Теперь подключите ротор. Одна клемма тумблера должна быть подключена к выводу обмотки ротора, а другая — непосредственно к нейтрали источника питания. Когда это станет ясно, приступайте к подключению. Сделайте диагональные перемычки между крайними клеммами. Подключите один центральный провод преобразователя к земле, а другой — ко второй обмотке. Подключите все провода и проверьте правильность схемы. Средние клеммы: одна для подачи нуля, другая — для обмотки статора. Другой конец этой обмотки подключается непосредственно к фазе питания (коричневый провод). Контакты на диагоналях должны быть замкнуты, провода от них идут ко второй обмотке (ротору). Перед включением обязательно проверьте тестером, не возникает ли короткое замыкание при срабатывании тумблера.
Тщательно изолируйте контакты и проверьте работоспособность двигателя. При переключении направление вращения должно быть обратным. Никогда не меняйте направление вращения до остановки ротора.
Регулятора оборотов, моя доработка
Если вы купили дешевый китайский товар, обязательно проверьте устройство. Выньте начинку из корпуса и посмотрите на симистор. В лучшем случае он имеет очень маленький радиатор, который не может эффективно рассеивать тепло. В худшем случае его вообще нет.
Нарежьте резьбу M3 на новом теплоотводе, подгоните его длину под размер корпуса. Нанесите термопасту на поверхность симистора и вставьте подготовленный теплоотвод. Установите контроллер.
Подключите регулятора
Проверьте устройство. На задней стороне корпуса находится клеммная колодка и штекер с клеммами. Каждая клемма имеет маркировку.
Найдите входы нуля, фазы и заземления (если в вашем доме есть заземление). Подключите ток к ним, в нашем случае к нулю и фазе (без заземления). Теперь вам нужно найти нулевой и фазный выход контроллера. На крышке контроллера должна быть подробная схема с указанием назначения каждого выходного провода и его цвета. На контроллере, который вы купили, желтый провод — это земля, два синих провода предназначены для датчика спидометра, а красный провод — фаза. Белый и зеленый провода взаимозаменяемы, но для этого нужно изменить положение перемычки. В нашем случае используется зеленая перемычка. Определите соединение, подобрав клеммы с помощью тестера. Подключите синие провода тахометра к клеммной колодке двигателя. В примере ноль (зеленый) подключен к центральной клемме тахометра, а фаза (коричневый) — к свободному контакту обмотки. Желтые провода на клеммной колодке подключены к тахометру. Подайте напряжение на тахометр и проверьте работу двигателя на всех режимах работы и скоростях.
В корпусе имеется специальное отверстие для установки скоростных режимов переменного сопротивления. При этом изменяется крутизна оборотов, ротор начинает вращаться не спазматически, а практически с нуля. Установите нужные режимы работы.
Регулятор скорости и плавный пуск на болгарку своими руками
Недорогие угловые шлифовальные машины (УШМ), обычно называемые шлифмашинами, обычно не имеют регулируемой электроники, позволяющей регулировать обороты двигателя и плавный пуск. Владельцы таких шлифмашин со временем обнаруживают, что их отсутствие резко ограничивает функциональность машины. В этом случае можно усовершенствовать шлифовальную машину, оснастив ее подручными средствами.
При подаче питания на двигатель шлифовальной машины происходит резкое увеличение оборотов от нуля до 10 тысяч и более. Те, кто работал с шлифовальной машиной, знают, что при запуске ее иногда трудно удержать в руке, особенно если установлен алмазный круг большого диаметра.
Такие скачки оборотов являются причиной более частых поломок механики машин.
Кроме того, во время запуска на обмотки ротора и статора электродвигателя действует большая нагрузка. Поскольку машина имеет двигатель с коммутатором, она запускается в состоянии короткого замыкания: электромагнитное поле уже «пытается» повернуть ротор, но на некоторое время останавливается, поскольку этому препятствует сила инерции. В результате пусковой ток в катушках двигателя резко возрастает. Хотя производитель заложил в катушки определенный запас прочности, рано или поздно изоляция выходит из строя из-за перегрузки при пуске, что приводит к пробою между обмотками. В дополнение к проблемам с запуском, отсутствие контроля скорости вызывает некоторые неудобства. Например, регулятор скорости для шлифовальной машины может быть полезен при определенных видах работ.
- при шлифовке или полировке каких-либо поверхностей;
- при установке инструмента большого диаметра;
- для резки некоторых материалов.
Также велика вероятность того, что проволока попадет в зазор при зачистке проволочной щеткой. Если скорость вращения шпинделя слишком высока, шлифовальная машина может выскользнуть из рук.
Если подключить к шлифовальной машине регулятор мощности (оборотов) с плавным пуском, все вышеперечисленные проблемы исчезнут, продлив срок службы машины и сделав ее более безопасной в использовании.
Схема самодельного регулятора
Одна из самых популярных схем плавного пуска двигателя дрели с регулятором оборотов показана ниже.
Основой этого контроллера является микросхема КР118ПМ1 и симисторы, составляющие силовую часть станка. С помощью этой схемы вы сможете собрать контроллер мощности своими руками, даже не имея специальных знаний в области электроники. Самое главное, что вам нужно знать — это как пользоваться паяльником.
Это устройство работает следующим образом.
- После нажатия на кнопку запуска агрегата электрический ток начинает поступать, в первую очередь, на микросхему (DA1).
- Управляющий конденсатор начинает плавно заряжаться и через некоторое время набирает нужную величину напряжения. Благодаря этому, открывание тиристоров в микросхеме происходит с некоторой задержкой. Она зависит от времени, которое требуется для полного заряда конденсатора.
- Поскольку симистор VS1 находится под управлением теристоров микросхемы, то он открывается так же плавно.
Вышеописанные процессы происходят за все более короткие промежутки времени. Поэтому напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, увеличивается не постепенно, а довольно медленно, что приводит к плавному запуску мельницы.
Емкость конденсатора С2 влияет на время, необходимое двигателю для достижения полной скорости. Емкость конденсатора составляет 47 мкФ, и он может запустить двигатель за 2 секунды. Когда машина выключена, конденсатор C1 разряжается резистором R1 60kΩ в течение 3 секунд, после чего электронный блок снова готов к запуску.
Если заменить резистор R1 переменным резистором, то получится регулятор скорости, позволяющий снижать скорость вращения двигателя.
Важно, чтобы симистор VS1 имел следующие характеристики:
- минимальная сила тока, на которую он рассчитан, должна быть 25 А;
- симистор должен быть рассчитан на максимальное напряжение 400 В.
Эта схема и контроллеры на ее основе были неоднократно проверены многими мастерами на усилителях мощностью до 2000 ватт. Стоит отметить, что данное устройство рассчитано на мощность до 5000 ватт, благодаря микросхеме KR118PM1. Поэтому он имеет значительный запас прочности.
В идеале, чтобы припаять регулятор скорости к отверстию под болт, нужно было бы разработать печатную плату, вытравить контакты кислотой, а затем залудить, просверлить отверстия и припаять радиодетали. Но это можно сделать и более простым способом:
- спаяйте все детали схемы на весу, то есть ножка к ножке;
- к симистору прикрепите радиатор (можно сделать из листового алюминия).
Спаянный таким образом блок управления занимает меньше места и легко помещается в держатель болта.
Как подключить к болгарке регулятор
Подключение самодельного контроллера питания не требует специальных знаний и может быть выполнено любым умельцем. Устройство устанавливается в разрыв одного кабеля, используемого для питания шлифовальной машины. Это означает, что один кабель остается нетронутым, а регулятор приваривается к концу другого.
Таким же образом можно подключить заводской регулятор мощности стоимостью около 150 рублей, который часто покупают умельцы в Китае.
Если места в фрезере слишком мало, регулятор можно установить снаружи инструмента, как показано на следующем фото.
Также можно установить регулятор в паз и использовать его для снижения скорости вращения не только станка, но и других электрических устройств (дрели, токарного станка, фрезы или токарного станка по дереву и т.д.). Для этого действуйте следующим образом.
- Приобретите в магазине электротоваров распределительную коробку (подойдет с размерами 65х65х50 мм).
- Также следует купить наружную розетку небольших размеров и сетевой кабель с электрической вилкой.
- В боковой стенке распределительной коробки просверлите отверстие для вставки в него регулятора переменного резистора.
- Плата заводского регулятора или самодельное устройство размещается внутри распределительной коробки. Все выступающие части в коробке, мешающие монтажу, можно срезать.
- Розетку следует закрепить на крышке распределительной коробки, предварительно протянув провода внутрь последней.
- На рисунке выше можно увидеть, что провода сетевого кабеля касаются радиатора, который при работе нагревается. Поэтому на него одета трубка из ПВХ. Но лучше, если просверлить для сетевого кабеля отверстие в другом месте, чтобы исключить контакт его с радиатором.
Подключите регулятор к выключателю одного из проводов силового кабеля, как описано выше.
На фотографиях ниже показано, как будет выглядеть готовая розетка со встроенным регулятором скорости для угловой шлифовальной машины, которую можно использовать и для других электроприборов.
Вместо распределительной коробки можно использовать любую подходящую по размеру пластиковую коробку. Вы также можете сделать коробку самостоятельно, склеив пластиковые детали с помощью клеевого пистолета.
