Как сделать плавный пуск и регулятор оборотов для болгарки

О регуляторе оборотов УШМ

Некоторые УШМ оснащены регулятором оборотов. Он может оказаться полезен при резке относительно мягких материалов, таких как камень, кафель или дерево. При резке металла он выставляется на максимум. Хорошо, если регулятор невозможно сдвинуть случайно (например, он утоплен в корпус и поворачивается туго). Правда, есть в этой бочке мёда и ложка дёгтя.

Во-первых, при снижении оборотов медленнее вращается и крыльчатка охлаждения двигателя, что приводит к повышенному нагреву инструмента.

Во-вторых, когда регулятор скорости выходит из строя, он перегорает не на разрыв, а в замыкание. Это значит, что, задав низкую скорость, можно получить скачкообразное увеличение скорости прямо во время работы, не будучи к этому готовым. Конечно, возможно также перегорание регулятора в момент простоя инструмента, однако это ничуть не лучше: перегоревший регулятор, выставленный на низкие обороты, вводит мастера в заблуждение, и опять-таки происходит дикий рывок инструмента, к которому мастер не готов. Если в это момент на шпинделе стоит низкооборотный диск, он может попросту лопнуть от избытка скорости. Иными словами, при всей полезности регулятора скорости его порча может привести к весьма печальным последствиям.

Вообще шлифовальной машиной лучше не резать мягкие материалы, а твёрдые — резать с большой осторожностью и только абразивным диском. УШМ — шлифовальная машина, и возможность резки перетиранием второстепенна

Это всё равно что резать фрезером или фрезеровать дрелью: техническая возможность есть, но оптимальным такое решение не назовёшь. Поэтому, собираясь покупать УШМ, подумайте, что вы собираетесь ею делать и спросите себя, не лучше ли для этих целей купить лобзик или циркулярку?

Однако предположим, что вы точно знаете, зачем вам нужна УШМ. Производители предлагают множество вариантов УШМ, причисляя их к разным классам, по-разному комплектуя и назначая разные цены. Какую же машину выбрать?

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.

Особенности

Угловая шлифовальная машина с регулятором оборотов представляет собой универсальный и многофункциональный инструмент, который позволяет легко справляться с любой задачей в строительстве и ремонте. Главным отличием таких УШМ считается возможность самостоятельно выставлять скорость вращения диска в зависимости от типа обрабатываемого материала. Производители выпускают устройство с электромотором, мощность которого может составлять от 500 до 1500 Вт. Для нарезки заготовок можно выбирать машины со средней производительностью в 800 Вт, если же планируется осуществлять шлифование, то рекомендуется отдавать предпочтение более мощным моделям, так как площадь соприкосновения с поверхностью обрабатываемого материала в данном случае больше.

УШМ с регулировкой оборотов является абсолютно безопасным в использовании устройством, поскольку все модели оснащены полным комплексом защитных систем, исключающих травмирование. Перечислим основные.

Устройство плавного запуска. Оно отвечает за ровную работу инструмента после нажатия пусковой кнопки. Это устройство может выполнять и роль ограничителя для пускового тока, что продлевает срок эксплуатации прибора.
Предохранительная муфта. В том случае когда при обработке материала диск угловой шлифовальной машины начинает «закусывать» или клинить, данное приспособление запускает аварийную остановку.
Экстренный тормоз. Выполняя обработку твердого материала, инструмент может перекашиваться и вырываться из рук. Остановить вращение диска за 3 секунды помогает тормоз.

Пропитка катушки специальным составом. Так как нарезка и шлифование материала сопровождается появлением абразивной пыли, ее проникновению внутрь устройства препятствует дополнительная обработка катушки защитным слоем. Это позволяет избежать проблем с коротким замыканием.
Теплоотводящие прорези. Защищают устройство от перегрева при интенсивной работе.
Балансировочная система. Круги машины могут неравномерно стачиваться, после чего во время обработки заготовок возможно появление дрожи и биения аппарата. Сгладить работу помогает специальная автоматическая балансировка.
Предохранитель от перегрузок. Когда режущая часть нагревается до температуры выше 160 градусов, срабатывает автоматика, и скорость вращения диска вначале снижается до 200 об/мин, потом полностью прекращается.

УШМ с регулировщиком скорости весят от 2 до 5 кг, их производительность зависит от диаметра диска и количества оборотов. Огромной популярностью у мастеров пользуются мини-модели, которые подходят для работы с кругами 115 и 125 мм. У них число оборотов составляет от 10000 до 11000 об/мин. УШМ с кругами 115 мм, как правило, используются для резки материала толщиной не более 28 мм и хорошо подходят для шлифования дерева, кафеля, фарфора и стекла. Устройства с кругами 125 мм считаются самыми востребованными, поскольку отлично справляются со шлифованием поверхности любого материала и нарезкой деталей толщиной 30 мм. Если же необходимо выполнить нарезку и шлифование стальных труб, кирпича и бетона, то рекомендуется применять устройство с кругом 150 мм, при этом обработка металла должна осуществляться на больших оборотах, а камня – на меньших.

Крепление режущего диска в болгарке с регулировкой оборотов выполняется при помощи стопора шпинделя и защитного ключа, в некоторых моделях имеется также система самостоятельного зажимания. Дополнительно производители также оснащают инструмент кожухом, который защищает мастера от попадания пыли, искр в глаза и разрушения круга на ходу.

Советы по выбору болгарки с плавным пуском

Перед приобретением болгарки необходимо точно определиться с ее назначением. Наибольшей популярностью пользуются приборы, работающие от сети. Их отличает высокая производительность в сочетании с компактными размерами.

Для работы вдали от источников энергии следует выбрать инструмент, работающий от аккумулятора. Это увеличивает стоимость и ограничивает время эксплуатации, но позволяет использовать УШМ даже в полевых условиях.

Существуют также бензиновые и пневматические болгарки, которые используют преимущественно на промышленных предприятиях. Аппараты с двигателями внутреннего сгорания отлично справляются с резкой габаритных заготовок диаметром до 400 мм. Моделям, работающим от сжатого воздуха, необходим компрессор производительностью 200–400 л/мин.

Рассмотрим прочие параметры, влияющие на выбор болгарки.

Размер применяемых дисков

Все диски для болгарок, включая приборы с функцией регулировки оборотов, делятся на два типа: отрезные и зачистные. Диаметр кругов варьируется в пределах от 100 до 500 мм. Наиболее распространенными размерами являются:

125 мм;
180 мм;
230 мм;
360 мм.

На габаритные модели разрешено устанавливать диски меньшего диаметра при условии соответствия посадочного отверстия.

Следует помнить: чем больше размер диска, тем массивнее будет аппарат. Это скажется на продолжительности рабочего цикла.

Мощность двигателя

Среди новичков бытует мнение, что чем мощнее привод, тем более оборотистой будет инструмент. Это ошибка. Скорость УШМ – стандартная величина, которая зависит от диаметра кругов. Насадки также имеют ограничение по количеству оборотов.

Мощность бытовых моделей не превышает 1 кВт. У аппаратов профессионального назначения этот параметр может достигать 5 кВт.

От величины данного параметра напрямую зависит глубина резки.

Наличие ручной и электронной защиты

Закусывание диска в процессе эксплуатации – самая большая неприятность. Болгарка может вырваться из рук и причинить серьезные повреждения. Возможные причины:

контакт круга с посторонним предметом;
работа со слишком прочным предметом;
слабая затяжка гайки шпинделя;
превышение максимального числа оборотов насадки;
эксплуатация диска, материал которого не соответствует обрабатываемой поверхности.

Все это приводит к тому, что рабочая насадка ломается или разлетается на части. В последнем случае осколки, летящие с большой скоростью, представляют опасность для здоровья человека.

Для снижения риска травматизма производители оснащают инструмент механизмами защиты от заклинивания.

Все недорогие модели имеют специальный кожух для защиты от осколков диска в случае заклинивания. Это международные требования техники безопасности.

Системы защиты можно поделить на два типа:

Механические. На профессиональные модели с функцией регулировки оборотов устанавливают специальные муфты. В случае перегрузки или заклинивания диска в процессе передачи крутящего момента она начинает проскальзывать, предотвращая порчу насадки.
Электронные. В этом случае за экстренную остановку отвечает специальный блок безопасности. Его принцип работы основан на считывании электрических параметров в процессе эксплуатации. Резкое прекращение вращения сопровождается скачком тока, на что мгновенно реагируют датчики, обесточивая инструмент.

Прочие функции

Помимо регулировки оборотов и других полезных качеств современные модели оснащаются следующими функциями, призванными повысить безопасность работ:

Защита от случайного включения. На УШМ устанавливают две кнопки запуска. Включение происходит лишь при одновременном нажатии.
Стабилизатор работы под нагрузкой. При резке особо плотных материалов электронная система автоматически поддерживает заданное количество оборотов. Функция пригодится мастерам, которые работают с габаритными заготовками из камня, мрамора или бетона.

Регулятор оборотов и плавный пуск — для чего нужны

В современных болгарках применяют две важные функции, повышающие надёжность и безопасность инструмента:

регулятор оборотов — прибор, предназначенный для изменения количества оборотов двигателя в различных режимах работы;
плавный пуск — схема, обеспечивающая медленное увеличение оборотов двигателя от нуля до максимального при включении устройства.

Применяются в электромеханических инструментах, в конструкции которых используется коллекторный двигатель. Способствуют уменьшению износа механической части агрегата во время включения. Снижают нагрузку на электрические элементы механизма, запуская их в работу постепенно.

При включении питания происходит скачкообразный переход от состояния покоя до вращения диска со скоростью 2,5–10 тысяч оборотов в минуту. Тем, кто работал с болгаркой, хорошо известно ощущение, что машинка просто «вырывается из рук». Именно в этот момент и происходит подавляющее количество поломок, связанных с механической частью агрегата.

Не меньшую нагрузку испытывают и обмотки статора и ротора. Коллекторный двигатель стартует в режиме короткого замыкания, электродвижущая сила уже толкает вал вперёд, но инерция ещё не позволяет ему вращаться. Возникает скачок пускового тока в катушках электромотора. И хотя конструктивно они рассчитаны на такую работу, рано или поздно наступает момент (например, при скачке напряжения в сети), когда изоляция обмотки не выдерживает и происходит межвитковое замыкание.

При включении в электрическую схему инструмента схем плавного пуска и изменения частоты вращения двигателя, все вышеизложенные проблемы автоматически исчезают. Кроме всего прочего, решается проблема «провала» напряжения в общей сети в момент запуска ручного инструмента. А это значит, что холодильник, телевизор или компьютер не будут подвержены опасности «перегорания». А предохранительные автоматы на счётчике не будут срабатывать и отключать ток в доме или квартире.

Схема плавного пуска используется в болгарках средней и высокой ценовой категорий, блок регулировки оборотов — преимущественно в профессиональных моделях УШМ.

Дополнительные электросхемы повышают стоимость инструмента, но увеличивают срок службы и уровень безопасности при работе.

Дополнительные аксессуары

Часто производители комплектуют свои изделия дополнительными аксессуарами, которые существенно облегчают рабочий процесс. К таким аксессуарам можно отнести быстрозажимную гайку наподобие суперфланца SDS-Click от BOSH или его аналога от Makita.

Быстрозажимная гайка SDS-Click от BOSH

Дополнительная ручка, которой комплектуются самые дешёвые УШМ, имеет самую простую конструкцию, в то время как инструменты подороже комплектуются ручкой с антивибрационным амортизатором. Такую ручку можно купить и отдельно, при этом главное, чтобы резьба подошла к гнезду вашей УШМ (гнёзда под ручки у разных «болгарок» могут различаться).

Самостоятельное создание регулятора

Как сделать регулятор своими самостоятельно? Стремление пристроить обыкновенное электронное устройство, предназначенное для изменения электрической мощности (диммер) заканчивается ничем. В первую очередь, диммер для болгарки рассчитан на иную нагрузку. Также диммер не имеет совмещения с управлением обмоткой электрического мотора. Поэтому нужно проводить монтаж отдельной схемы. Также необходимо придумать, где она будет располагаться внутри корпуса болгарки.

Простой полупродниковой прибор (тиристорный регулятор) можно соорудить своими руками. Для данной процедуры будет необходимо 5 радиоэлементов. Радиоэлементы можно купить на радиорынке. Благодаря компактности можно спокойно провести размещение приготовленную схему в болгарке, не повредив эргономику и надежность. Однако сохранение крутящего момента не происходит при уменьшении оборотов на болгарку. Данный вариант лучше всего подойдет для обработки мягких металлов, а также жести, которая имеет маленькую толщину.

Если вы проводите обработку камня, то необходимо установить диск, который имеет размер 180 миллиметров. Далее нужно создать более усложненную схему регулятора. В данной схеме модулем управления будет являться микросхема КР1182ПМ1. Данная схема имеет контроль над силой тока при различных оборотах, а также делает потерю крутящего момента минимальной при уменьшении оборотов. При использовании такой схемы эксплуатация двигателя увеличивается.

Если угловая шлифовальная машина используется в качестве циркулярки, то нужно болгарку оснастить точкой подключения. Благодаря такой точки, осуществляется подключение, и регулировать обороты можно дистанционно. У вас получится отличный самодельный регулятор оборотов.

От того, как вы сделали регулятор, не зависит то, что это обязательный компонент угловой шлифовальной машины, который делает возможности работы шире и позволяет комфортно использовать данный строительный инструмент. Также после установки регулятора необходимо провести пробный запуска УШМ, чтобы проверить: не вырывается ли строительный инструмент из рук. Внешний регулятор оборотов для болгарки своими руками можно сделать.

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.

Электрическая схема

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.

Тонкости работы

Если регулятор собран правильно и настроен, то включение инструмента будет удобно производить на малых оборотах, когда не наблюдается рывка. При работе, особенно учитывая повышенную опасность УШМ, нужно сделать так, чтобы случайное воздействие на ручку регулятора было невозможным

Особенно это важно, если регулятор встраивают в шнур, недалеко от корпуса самой болгарки

Если до этого машинка не имела регулятора, то нужно иметь в виду, что этот регулятор будет стремиться поддерживать под нагрузкой близкие к холостому ходу обороты, так что не нужно особенно разгонять болгарку под большую нагрузку. Когда сопротивление обрабатываемого материала тормозит диск, напряжение на датчике тока возрастает за счет увеличения тока, а напряжение на моторе немного падает. Микросхема реагирует на это изменением угла (момента отпирания симистора) в сторону увеличения мощности.

В случае слишком большого тока срабатывает защита и угол изменяется в сторону уменьшения мощности. Так что, возможно, придется подобрать R9 путем экспериментов, в небольших пределах изменяя расчетное сопротивление.

Как собрать регулятор своими руками?

Упрощенный и довольно надежный в эксплуатации частотный преобразователь для УШМ сооружается собственными руками из доступных электрических деталей. Внизу находится схема, на которой показаны все требуемые компоненты для монтирования на плате печатного монтажа интересующего нас приспособления.

Итак, нам потребуются:

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.

Подобная схема функционирует по следующему методу.

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.

Симистры, как правило, располагаются на плате печатного монтажа. Ее легко создать из текстолита (применяется многослойный прессованный пластик, состоящий из теплоизоляционного волокна и фольги). Отдельные мастера вырезают плату посредством резака. Практикуется размещение элементов схемы способом навесного монтирования. Симистры монтируются только на алюминиевом либо медном теплообменнике. Он исполняет роль хорошего теплоотвода.

Испытание собранного приспособления производится при помощи обыкновенной лампы накаливания на 40-60 Вт. Подсоединяете ее к схеме, приступаете к регулированию мощности свечения. Если яркость меняется, следовательно, вы все выполнили правильно. Теперь можно приступать к монтажу регулятора в оболочку углошлифовальной машины. Осуществить это бывает не очень легко, поскольку необходимо добиться того, чтобы вспомогательное устройство не было помехой вам при использовании углошлифовальной машинки.

Место монтажа кустарного управляющего устройства вам будет необходимо рассчитать самостоятельно, в соответствии с особенностями конструкции болгарки. Установка схемы производится:

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.

Само подсоединение схемы к устройству производится методом интегрирования ее в канал электрического питания угловой шлифмашины. С этим трудностей у вас, надо думать, не появится.

Универсальные шлифовальные аппараты

Универсальным устройством считается такая болгарка, которая имеет регулировку оборотов. Такая машинка идеально подойдёт для выполнения различных работ, таких, как шлифовка, резка или полирование материала. У электроинструмента, который имеет регулировку оборотов, обычно есть также плавный пуск, поэтому его можно использовать в тех случаях, когда нужно аккуратно выполнить полирование деревянных или каменных поверхностей.

Это обусловлено особенностями структуры материалов, поскольку обработкой таких поверхностей нельзя заниматься на больших скоростях, ведь это может привести к сколам и неровностям, и очень быстро износятся насадки. Именно поэтому профессиональная болгарка будет идеально подходить для выполнения такой задачи.

Для какой цели УШМ невысокие обороты?

Интегрированная опция регулировки числа оборотов круга даст возможность бережно подвергать обработке такие материалы, как дерево либо пластик. На пониженных скоростях увеличиваются комфортабельность и безопасность. Наиболее практична подобная опция в радио- и электромонтажном деле, СТО и студиях, занимающихся реставрацией.

К тому же в среде профессионалов, использующих электроинструмент, бытует суждение, что чем тривиальнее устроено приспособление, тем оно надежнее. А добавочную сервисную «начинку» желательно вывести за границы болгарки. При подобном подходе обслуживание оборудования существенно упрощается. В связи с этим некоторые фирмы умышленно производят выносные индивидуальные электрорегуляторы, подключающиеся к сетевому кабелю УШМ.