Схема регулятора частоты вращения для электродрели 220В

Многие электродрели, особенно старых выпусков, не имеют регулятора частоты вращения (РЧВ), что является не только неудобством в эксплуатации электроинструмента, но и приводит к травматизму.

РЧВ можно собрать по несложной схеме и снабдить им старенькую дрель. А если вышел из строя РЧВ (штатный) у новой дрели, то взамен дефектного (хотя бы временно) можно использовать самодельный РЧВ. Об этом пойдет речь в данной статье.

Современный ручной электроинструмент снабжают РЧВ. Однако, как показывает практика эксплуатации таких инструментов, штатные РЧВ довольно часто выходят из строя. Причин выхода из строя РЧВ имеется несколько.

Во-первых, изменения сетевого напряжения частот выходят за границы каких-то разумных пределов. Чем дальше от областного центра предстоит работа с электроинструментом, тем шире диапазон изменения сетевого напряжения. Нынче изменение в пределах 170...250 В многие уже не считают худшим вариантом.

Но быстрее выводят из строя технику всплески сетевого напряжения, превышающие 300 В. Именно из-за них чаще всего и выходят из строя штатные РЧВ.

Во-вторых, малогабаритные РЧВ, которыми снабжены коллекторные двигатели электроинструмента, не так надежны, как хотелось бы. К примеру, надежность самодельного РЧВ на дискретных элементах не столь зависит от всплесков сетевого напряжения, особенно при использовании кондиционных (проверенных) компонентов. Важнее всего, чтобы коммутирующий силовой элемент (симистор или тиристор) имел надлежащий запас по напряжению.

В-третьих, участились случаи комплектации электроинструментов заводами-изго-товителями менее мощными экземплярами РЧВ. К примеру, электродрель 1035 Э-2 У2 мощностью 600 Вт укомплектована РЧВ от дрели ИЭ-1036Э мощностью 350 Вт. После непродолжительной эксплуатации (как еще владельцу повезет, может и через минуту нагрузки на полной мощности) штатный РЧВ выходит из строя.

В-четвертых, нарушение правил эксплуатации электроинструмента. Работа в жару требует перерывов в эксплуатации. Перегрев приводит не только к дефекту РЧВ, но и к неисправности двигателя и редуктора.

У инструмента выпуска прошлых лет вообще не предусмотрено использование РЧВ, то есть двигатель всегда работает на полной мощности. Старые дрели очень надежны, поэтому есть смысл снабдить их РЧВ, тем самым продлив срок службы и обезопасив себя от травм.

Самый простой способ уменьшения числа оборотов - использование ЛАТРа или любого автотрансформатора, способного обеспечить требуемую мощность в нагрузке (дрели). Удобно использовать дрель от трансформатора безопасности (коэффициент трансформации 1:1). Так фактически можно исключить вероятность поражения электрическим током.

Чтобы не потерять в мощности дрели, желательно использовать трансформатор с двойным запасом мощности. Иначе при включении дрели несколько снижается напряжение вторичной обмотки трансформатора (особенно при мощности дрели 600 Вт). Хороший результат получается при эксплуатации перемотанного ТС-270 (намоточные данные приведены в [4]).

Все вторичные обмотки сматывают и наматывают новые проводом 00,9...1 мм. На каждой катушке ТС-270 размещают по 300 витков (в сумме 600 витков). В этом варианте во вторичной обмотке можно сделать десяток отводов для управления мощностью.

Трансформатор безопасности особенно необходим при работе в сырых помещениях (гаражах, сараях, подвалах).

Обезопасить дрель от неисправности по причине увеличения напряжения в электросети можно также несложным способом, проверенным на практике [1,2]. Суть его заключается в параллельном включении надежных сетевых феррорезонансных стабилизаторов.

Принципиальная схема

Так решается проблема малой мощности таких стабилизаторов. Приобрести в наше время фабричный (си-мисторный) сетевой стабилизатор по цене хорошего компьютера большинству из нас недоступно. Рассмотрим практическую конструкцию РЧВ, схема которого показана на рис.1.

Принципиальная схема регулятора оборотов вала электродрели с питанием от 220В

Рис. 1. Принципиальная схема регулятора оборотов вала электродрели с питанием от 220В.

Основа схемы взята из [3], так как сама схема на практике оказалась неработоспособной. Проблемы заключаются в номиналах элементов схемы и их разбросе. Чтобы "оживить" эту схему, необходимо сначала заменить стабилитрон VD5 типа КС156А стабилитроном типа Д814Д (то есть низковольтный заменить высоковольтным).

Чаще всего (но не всегда) схема "оживает", но нестабильна в работе. Чтобы РЧВ устойчиво работал на любых оборотах и при разной нагрузке на валу, нужно в несколько раз (!) увеличить некоторые номиналы резисторов. Облегчить и ускорить налаживание схемы позволяет замена резисторов R5 и R6 подстроечными. С указанными на рис.1 номиналами резисторов схема работает всегда, независимо от разброса параметров комплектующих.

В схему рис.1 дополнительно введены два тумблера SA1 и SA2. Первый из них предназначен для оперативного отключения самого РЧВ, второй - для выключения режима стабилизации оборотов.

Тумблер SA1 позволяет работать с дрелью при неисправности РЧВ, SA2 - когда стабилизация оборотов мешает работе (например, при намотке катушек индуктивности). Для повышения стабильности работы симистора VS1 в схему введен конденсатор С4 (в оригинале его нет).

Преимуществом данного РЧВ является то, что он выполнен двухполюсником (в разрыв цепи питания электроинструмента), поэтому его легко подключить и отключить.

При замыкании резисторов R9 и R10 РЧВ превращается в обычный регулятор без стабилизации оборотов, так как эти резисторы являются датчиком обратной связи. Режим с обратной связью неприменим при намотке катушек тонким эмальпроводом (0,07...0,1 мм).

Детали

Резисторы R2 и R3 могут быть любого типа (регулировочная характеристика А), но лучше использовать повышенной надежности, ведь крутить их приходится часто. Автор использовал ПП2-12, ППБ-2А, ППБ-3. Резисторы R1 и R8 типа МЛТ-2, R7 - МЛТ-0,125.

Резисторы R9, R10 могут быть любого типа и исполнения, важно, чтобы они выдерживали режим максимальной мощности электроинструмента: Р=I2R, где I - максимальный ток, потребляемый дрелью, а R - сопротивление параллельной пары R9, R10. Стабильность их сопротивления гарантирует и стабильность числа оборотов РЧВ.

Автор использовал как ПЭВ-7,5 (2 шт. по 9,1 Ом для дрели мощностью 350 Вт), так и С5-35, С5-36, С5-37 и др. Хорошо себя зарекомендовали и самодельные резисторы, изготовленные из кусков нихромового провода, намотанные на негодном резисторе ПЭВ.

При эксплуатации дрели удобно, когда в схеме установлены два переменных резистора R2 (1,5 кОм) и R3 (6,8 кОм). Неизвестный фабричным РЧВ режим стабилизации оборотов таит в себе скрытые возможности его применения (например, точная установка требуемого числа оборотов на валу двигателя при увеличении механической нагрузки).

Плата (рис.2) рассчитана на установку подстроечных резисторов типа СП3-1б или СП3-27а, б, конденсаторов типа МБМ (С1, С3), К50-16 (С2), К73-17 на напряжение 63 В (С4).

Печатная плата для схемы регулировки частоты вращения двигателя электродрели 220В

Рис. 2. Печатная плата для схемы регулировки частоты вращения двигателя электродрели 220В.

Диоды VD1-VD4, VD6 можно заменить другими выпрямительными, например КД105 (с любым буквенным индексом), КД102, КД104 (с обратным напряжением более 100 В). Хорошо подходят импортные малогабаритные 1N4004-1N4007.

В данной схеме транзистор КТ117 своим биполярным вариантом (КТ315+КТ361, КТ3102+КТ3107) не заменялся, поэтому рекомендаций в этом плане автор не дает.

У многих возникали вопросы из-за неверной цоколевки КТ117, которая приведена в схемах телевизора 3-4УСЦТ, поэтому на рис.1 приведена правильная цоколевка. Транзистор VT2 можно заменить любым биполярным структуры n-p-n кремниевым с икэ.макс>15 В и h21 >50.

Импульсный трансформатор намотан на ферритовом кольце М2000НМ1 типоразмера К20х10х5. Наматывать его двойным проводом стоит только в том случае, если используется провод с двойной изоляцией, например, ПЭЛШО 00,25...0,3 мм. Для обычного эмальпровода (ПЭЛ, ПЭВ и др.) лучше, если обмотки хорошо изолированы между собой.

Сначала наматывают одну обмотку, затем прокладывают несколько слоев лакоткани, и только тогда - вторую обмотку. Обе обмотки содержат по 100 витков. О расчете тороидальных катушек на ферритовых сердечниках рассказано в [5].

Налаживание

Несмотря на наличие нескольких подстроечных элементов, проблем при наладке не бывает. Сначала переводят тумблер SA2 в замкнутое положение. Движки подстроечных резисторов R5 и R6 устанавливают в среднее положение.

Движки переменных резисторов R2 и R3 устанавливают в положение, соответствующее минимальному сопротивлению. Уменьшая сопротивление подстроечного резистора R4, добиваются устойчивой работы РЧВ. В некотором положении движка R4 наступает срыв работы задающего генератора и РЧВ, поэтому движок возвращают немного назад, чтобы иметь запас устойчивости.

Проверяют работу РЧВ и при максимальном сопротивлении резисторов R2 и R3. К сожалению, конденсаторы типа МБМ не обладают долговременной стабильностью емкости и имеют не очень хорошую термостабильность. Поэтому если электроинструмент будет использоваться не в помещении, то в качестве С1 лучше сразу поставить К73-17.

Далее движки резисторов R5 и R6 устанавливают в такое положение, при котором в режиме стабилизации оборотов (контакты SA2 разомкнуты) дрель устойчиво работает и на малых и на больших оборотах. Неправильно настроенная схема приводит к "рывкам" при работе дрели, особенно на малых оборотах.

Регулировка резисторами R5 и R6 имеет определенную взаимозависимость, поэтому может понадобиться повторение процедуры настройки. Конечно, после наладки подстроечные резисторы R4-R6 лучше заменить постоянными, так как при вибрации дрели контакты движков со временем начнут сбоить.

Из-за вибрации необходимо повышенное качество сборки РЧВ. Наилучший вариант, когда РЧВ расположен как можно ближе к самой дрели для оперативной регулировки оборотов.

Многолетняя эксплуатация данных РЧВ совместно с дрелями разных типов и мощности подтвердила их высокую надежность и удобство в работе. Особенно ценным оказался режим стабилизации оборотов при выполнении отверстий большого диаметра.

А.Г. Зызюк. г. Луцк, Украина. Электрик-2004-11.

Литература:

  1. Зызюк А.Г. Стабилизация сетевого напряжения на се-ле//Рад'юаматор. - 2002. - №12. - С.20.
  2. "Радюаматор" - лучшее за 10 лет (1993-2002). - К.: Радіоаматор, 2003. - С.226-228.
  3. Титов А. Стабилизированный регулятор частоты враще-ния//Радио. - 1991. - №9. - С.27.
  4. Силовые трансформаторы типа ТС//Электрик. - 2003. -№11. - С.19.
  5. Зызюк А.Г. Об индуктивности тороидальных катушек на ферритовых сердечниках//Электрик - 2004. - №. - С.
2 412 Регуляторы
дрель регулятор скорости вращения 220 Вольт электродвигатель
pcbway
х (мм)
Получи купон на $5.00!
Написать комментарий:

cashback