Розетка с плавным пуском

Всем доброго времени суток. Предлагаю вашему вниманию вариант изготовления устройства плавного пуска электроинструмента на широко известной отечественной ИС фазового регулятора К1182ПМ1Р. Хотя аналогичных конструкций на просторах интернета достаточно много, хотелось поделиться своим вариантом компоновки устройства.

Идея была сделать плавный пуск для своей дисковой пилы «Интерскол ДП-800», с целью продления срока службы электроинструмента.
Устройство снижает пусковые токи в обмотках ротора и статора и защищает зубчатую пару редуктора от рывка при пуске инструмента. Так же в связи с тем, что заводской провод моей дисковой пилы относительно короткий, решил встроить плавный пуск сразу в удлинитель.

В данной конструкции использовано:
— Розетка фирмы «MAKEL» производства Турции.
— Сетевой провод с вилкой.
— Фольгированный стеклотекстолит.
— Крепеж М3.
— Радиодетали согласно схемы.

Велосипед изобретать не стал, использовал типовую схему включения фазового регулятора К1182ПМ1Р. В конструкции использованы низкопрофильные конденсаторы от старых видеокарт. Поэтому плата удобно размещается в указанной модели розетки.

Печатная плата получилась размерами 45х25мм.

Плата крепится в корпусе розетки двумя винтами М3.

Сетевой провод закреплен в заглушке корпуса розетки с помощью термоклея.

В ходе монтажа был заменен резистор R2, на два параллельных общим сопротивлением 500 Ом (поэтому есть разница на фото). Время плавного разгона пильного диска 2-3 сек.

С необходимой мне задачей данное устройство справляется на 100%.

Внимание. Данная схема корректно работает только с электроинструментом без встроенных регуляторов оборотов и прочей дополнительной электроники.

Если нужна дополнительная информация, пишите на почту, постараюсь обязательно ответить.
Отзывы, предложения и комментарии очень приветствуются.

Владельцы ручного электроинструмента, как любители так и профессионалы, часто сталкиваются с его поломками. Не всегда это происходит по вине пользователя. Есть особенности, из-за которых это происходит вне зависимости от внешних факторов. Это зависит от технического совершенства изделия, его цены и области применения. Значительной части неисправностей можно избежать даже при использовании недорогих электроинструментов, если выполнить их несложную доработку, например, сделать плавный пуск.

Особенности и срок службы

В ручных электроинструментах, таких как: болгарка(ушм), циркулярная пила, шуруповерт, дрель – используют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением.

Они могут работать на постоянном и на переменном токе.

Для их запитки в большинстве случаев используется обычная электросеть 230 В 50 Гц. Раньше для профессионального инструмента использовалась сеть 380 В. Теперь, с ростом мощности потребителей в однофазных сетях (офисы и жилой сектор), появились и профессиональные электроинструменты на 220 В.

Коллекторные двигатели имеют большой крутящий и пусковой моменты, компактны, легко изготавливаются на повышенное напряжение. Крутящий момент здесь является решающим. При невысокой массе машины он как раз подходит для ручного электроинструмента. Но у таких электромоторов имеются недостатки и слабые места. Одно из таких слабых мест – щеточный узел.

Щетки из прессованного графита с наполнителями трутся о медные пластины коллектора и подвергаются механическому износу и электроэрозии. Это приводит к увеличению искрения и повышает пожарную и взрывоопасность электроинструмента. Попадание минеральной пыли внутрь ускоряет износ. Хотя вентиляторы, предусмотренные конструкцией, выдувают воздух наружу, пыль и цемент могут легко попадать внутрь. Во время простоя, если инструмент неудачно положили, пыль легко попадает внутрь. На практике это постоянное явление.

Щетки электродвигателя из прессованного графита

Еще один недостаток электроинструмента – частые поломки редуктора. Это происходит как раз из-за большого пускового момента. Достоинство оборачивается недостатком. С поломкой редуктора приходится менять инструмент, ремонту они, обычно, не подлежат. К сожалению, промышленность, в стремлении снизить себестоимость продукции делает это за счет качества. Хочешь пользоваться хорошим электроинструментом – плати немалые деньги.

С последним недостатком как раз можно эффективно бороться плавным пуском. Многие производители делают это, но не всегда уделяют этому достаточно внимания. Хорошие регуляторы оборотов есть не у всех инструментов.

Плавный пуск – для чего это нужно

Для снижения непомерной нагрузки на механику электроинструмента при пуске, могут быть приняты меры со стороны электропитания. Вместо подачи на электродвигатель полного напряжения от источника (электросети), можно подавать пониженное напряжение, с помощью плавного пуска. Но где его взять? Речь идет о массовом применении. В отдельных случаях специалисты и умельцы могли решать эту задачу, но большинству рядовых потребителей это было недоступно.

Существует три способа ограничить пусковой момент электроинструмента и добиться плавного старта:

1. Применение реостатов;
2. Применение трансформаторов;
3. Применение полупроводниковых ключей.

Первый способ применялся еще очень давно, но он не экономичен и неудобен.

Его можно применять и на постоянном, и на переменном токе.

Значительная часть мощности теряется на нагрев сопротивления реостата. Если задача ограничивается только плавным пуском, то это вполне терпимо. Если таким способом регулировать рабочую скорость электродвигателя, то это лишний нагрев окружающий среды и расход электроэнергии. В любом случае устройство оказывается громоздким.

Второй способ намного лучше и экономичнее. Подходит только для переменного тока. Он также может повысить электробезопасность при работе с электроинструментом. Недостаток в том, что классические трансформаторы теперь очень недешевы. Даже при самостоятельном изготовлении, так как в них уходит много дорогой меди. Устройство получается также достаточно большим и тяжелым.

Трансформатор

Третий способ плавного пуска самый современный и дешевый. Он опирается на массовое применение полупроводников. В свое время, в исследования и наладку промышленного производства полупроводниковых приборов были вложены огромные средства. Но дешевизна материалов, из которых их производят, и массовость выпуска уже успели все окупить. Благодаря невысокой себестоимости такие приборы доступны всем.

Главная особенность полупроводниковых ключей – нет механических контактов и работают они с огромной скоростью (частотой переключения). Переключаемые ими токи могут достигать больших величин, при больших напряжениях в отключенном состоянии. При этом, такие приборы практически не греются и не потребляют лишней энергии, как реостаты и отлично подходят для современных электроинструментов.

Виды полупроводниковых ключей

Сопротивление разомкнутого ключа достигает миллионов Ом, ток через него практически не протекает.

Сопротивление замкнутого ключа лежит в пределах единиц и десятых долей Ома.

Хотя при этом может протекать значительный ток, на ключе падает слишком малое напряжение, чтобы на нем выделялось, по закону Джоуля-Ленца, большое тепло. В обеих случаях он остается практически холодным.

Это относится к любому из типов силовых ключей, каковых существует три:

• Тиристоры и симисторы;
• Полевые транзисторы MOSFET;
• Транзисторы IGBT.

Исторически первыми появились тиристоры. С их помощью регулировали мощность в цепях переменного тока, управляя фазой отпирания прибора.

С помощью регулировки фазы управляющего напряжения (длительность t1) можно влиять на момент отпирания симистора в каждом полупериоде (t3) и таким образом, на долю энергии, попадающей в нагрузку и соответственно на электродвигатель.

С появлением мощных полевых транзисторов с изолированным МОП-затвором (металл-окисел-полупроводник, или на английском Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) током в цепи стали управлять, изменяя ширину открывающих импульсов. Этот метод очень эффективен в цепях с постоянным током, для чего его сначала выпрямляют, и применяется в сварочных инверторах, частотных преобразователях и т.д.

Для наиболее мощных электроинструментов применяют IGBT – биполярные транзисторы с изолированным затвором. Это комбинация полевого транзистора с биполярным.

Для регулирования электродвигателя в настоящее время применяют уже устоявшееся, давно применяемое решение на симисторах. Более продвинутые решения пока не очень распространены.

Как изготовить плавный пуск самостоятельно

Благодаря простоте схемы устройство плавного пуска электродвигателя на симисторе собрать несложно. Оно изготавливается из доступных деталей. Лучше всего делать его на печатной плате, так ничего не будет болтаться и замыкать. Симистор нужно закрепить на теплоотводящем радиаторе, изготовленном из алюминия. Лучше, если это будет заводской радиатор, рассчитанный на мощность 10-30 Вт. Тогда он подойдет для электроинструмента мощностью 1000-1200 Вт.

Расчет радиатора очень просто подсчитать по току. На симисторе падает около 1.5-2 вольт напряжения, когда он открыт. Ток получаем делением мощности на сетевое напряжение. Например, электроинструмент с номинальной мощностью 1200 Вт: 1200/220 = 5.45 ампер. Умножим на 2, получаем 11 Вт.

Обычно в продажном электроинструменте схема ограничения мощности упрятана где-то в рукоятке или корпусе болгарки или дрели. Там нет возможности разместить нормальный радиатор. При частом пуске она перегревается и свои функции не выполняет. Только хороший профессиональный электроинструмент имеет нормальное устройство для ограничения пускового момента и регулировки оборотов.

ПРИМЕЧАНИЕ: Модуль плавного пуска для электроинструмента лучше всего изготавливать в коробке с розеткой. Не стоит брать слишком маленькие розеточные коробки. Там сложно разместить нормальный радиатор для симистора. Без радиатора от устройства не будет практической пользы! При сборке радиатора с прибором необходимо обеспечить чистоту сопрягаемых поверхностей и тонкий слой теплопроводящей пасты (КТП-8 или импортный аналог).

Радиатор нужно закрепить на той же плате, на которой собраны остальные детали. Плата помещается в коробку подходящих размеров и достаточно прочную. Такие коробки можно купить в электротоварах или изготовить из листового пластика. Может подойти чистая пустая банка из-под клея, краски с завинчивающейся или плотно закрывающейся крышкой. Она должна быть прочной и небьющейся.

Розетка, вмонтированная в устройство, должна быть рассчитана на номинальный ток используемого электродвигателя. Аналогичная история и с сетевым шнуром.

ВАЖНО! Если электроинструмент снабжен регулятором оборотов, его ручка должна быть надежно изолирована. Устройство находится под напряжением сети и может оказаться источником поражения током в случае плохой изоляции.

Печатную плату после монтажа полезно покрыть нитролаком для защиты от влаги. Принципиальная схема и разбор ее работы в следующем разделе.

Плавный пуск на микросхеме КР1182ПМ1

Это микросхема для электроинструментов российского производства, которая выпускается ЗАО “НТЦ СИТ” (г. Брянск). Ее можно приобрести в розницу во многих интернет-магазинах. Также новое название К1182МП1Р.

Микросхема может использоваться без внешнего симистора при работе электродвигателя на нагрузку до 150 Вт. Это слишком мало для электроинструмента, но можно задействовать более мощный симистор, что увеличит мощность регулирования до 1-1.5 кВт. Схема с ее использованием показана ниже:

Внутри чипа находится усилитель управляющего сигнала. Этот сигнал формируется на выводах 3 и 6 микросхемы. Фаза отпирания симистора пропорциональна напряжению между выводами 3 и 6, которое может изменяться в пределах от 0 до 6 В. При нуле нагрузка отключена. При включении конденсатор фактически накоротко замыкает управляющую цепь. Но он довольно быстро заряжается и это формирует плавность разгона.

Резистор R1 позволяет быстрее разряжаться конденсатору C1 для уменьшения пауз между включениями. При полном напряжении нагрузка работает с мощностью, близкой к номинальной. Это напряжение создается самой микросхемой, а внешняя цепь только “закорачивает” его с целью повлиять на фазу отключения симистора в каждом полупериоде сетевого напряжения.

Выключатель S1 может быть применен вместо выключателя, работающего в разрыве сетевой цепи. Только он работает наоборот, при размыкании электродвигатель запускается, а при замыкании отключается. Ток в цепи этого выключателя очень мал и можно использовать любой микровыключатель. Тем не менее, должен быть способ быстро отключить электроинструмент в любом случае! То есть, без аварийного сетевого выключателя не обойтись.

Использование переменного резистора на месте R1 позволит более-менее плавно регулировать обороты электродвигателя. Такая функция, дополнительно к плавному пуску, может быть очень полезной при работе с различными материалами, требующими своей скорости обработки.

Обычно время плавного пуска инструмента можно ограничить в пределах 0.3 – 0.5 сек. Это обеспечивает значительное повышение срока службы устройства. Если электроинструмент мощный и оборотистый, его может неожиданно вырвать из рук работника со всеми неприятными последствиями. В таких случаях нужен еще более плавный пуск. Выбрать подходящую задержку для разгона можно с помощью графика, показанного ниже:

Эти данные были получены в программе ngspice на основе характеристик, взятых из документации производителя. Кроме того, они были проверены на практике, с угловой шлифовальной машиной 1500 Вт и показали хорошее совпадение.

Симистор VS1 можно брать типа BT139-600 (Philips), ТС106-10-6 (Россия, СЗТП), BTB10-600BWRG (ST Microelectronics) или другой аналогичный. Конденсаторы типа К50-35 на рабочее напряжение 50 В, емкостью 1 мФ (C2,3) и 5-100 мФ для C1. Резистор R2 типа МЛТ-0.5. Также в схеме желательно использовать предохранитель с номинальным током, который на 15-20% превышает номинальный ток предполагаемой нагрузки.

Пример установки плавного пуска электродвигателя на болгарку:

Встроенный, на основе KRRQD-12A (KRRQD-20A)

Автор данного видео приводит интересный пример как можно сделать встроенный плавный пуск электродвигателя с помощью универсального приспособления-удлинителя KRRQD-12A (KRRQD-20A), практически для любого электроинструмента, до 12А (20А) на нагрузке. С максимальной подключаемой мощностью инструмента до 2500 Вт(4400 Вт).

Другие способы

Среди прочих способов плавного пуска для электроинструмента можно отметить использование трансформаторов. Например, будет довольно универсальным ЛАТР на 1-1.5 кВт. Хоть это и довольно тяжелый прибор, он может выручать, если находится под рукой, тогда не придется собирать другое устройство.

Иногда в качестве “холодного” сопротивления в цепи переменного тока используют параллельные наборы конденсаторов, используя их реактивное сопротивление на частоте 50 Гц:

где емкость нужно подставлять в Фарадах. Например, чтобы создать сопротивление 10 Ом нужно выполнить расчеты:

Учитывая большое рабочее напряжение конденсаторов и их емкость, получится слишком большая батарея. Такое решение иногда применялось раньше, но теперь слишком устарело.

Для ограничения мощности в нагрузке электродвигателя может быть использован мощный диод, с обратным напряжением не меньше 250 В. Он “срезает” один полупериод сетевого напряжения, но это создает помехи и неравномерность крутящего момента. Оба последних способа: с конденсаторами и диодом требуют переключателей, шунтирующих цепь. В случае конденсаторов потребуются еще и гасящие резисторы, ограничивающие ток короткого замыкания емкостей.

В общем, из всех способов плавного пуска электроинструмента, самым недорогим, надежным и удобным нужно признать фазовую регулировку с помощью микросхемы К1182МП1Р.

На чтение: 3 минуты Нет времени?

Бюджетные модели электроинструмента редко оснащаются блоком плавного пуска (БПП), благодаря которому дрель или болгарка работает без рывков и меньше изнашивается. Можно купить кнопку и установить её самостоятельно, но для этого потребуется доработка инструмента. К тому же так вы лишаетесь права на гарантийный ремонт. Выходом из этой ситуации является модернизация обычного удлинителя. Из сегодняшнего обзора редакции онлайн-журнала HouseChief.ru вы узнаете, как доработать стандартную электропереноску, чтобы включённый в неё инструмент работал плавно.

Читайте в статье

Что даёт электроинструменту плавный пуск

Перед тем как модернизировать переноску для электроинструмента и оснастить её блоком плавного пуска, нужно рассмотреть преимущества подобной переделки. Итак, плюсы внедрения устройства.

1. Отсутствие скачка тока при включении электроинструмента, что позволяет предотвратить перегрузки бытовой сети.
2. Меньше износ механических деталей инструмента.
3. Реже выходят из строя обмотки ротора и статора.
4. Меньше выгорают электрощётки.
5. Отсутствует искрение на коллекторе якоря и выгорание его ламелей.
6. При запуске дрель или болгарка не вырвется из рук, что необходимо с точки зрения техники безопасности.

При запуске инструмент с БПП не вырвется из рук от резкого толчка

Переноска с плавным пуском на базе блока KRRQD12A

Один из вариантов переноски с БПП для подключения электроинструмента – использование электронного блока KRRQD12A. Для модернизации понадобится:

• непосредственно сам электронный блок;
• удлинитель (заводской или самодельный);
• паяльник с припоем;
• розетка для наружного монтажа;
• кусок провода ПВС 3 × 2,5;
• нож;
• изолента или термоусадка;
• кусок фанеры или доски.

Процесс модернизации удлинителя

Изображение	Описание процесса
	Для начала разбираем электроудлинитель и делаем в корпусе отверстие для нового провода, который будет подсоединяться к розетке наружного монтажа. Зачищаем ПВС 3 × 2,5 с обоих концов.

Припаиваем провода к контактным клеммам переноски. Фиксируем удлинитель на доске при помощи саморезов и закрываем его защитной крышкой . Продеваем отрезок провода в корпус розетки наружного монтажа и фиксируем её на доске. Зачищаем концы провода. Схема подключения. Подключаем блок плавного пуска KRRQD12A по приведённой на предыдущем фото схеме. Места соединения пропаиваем и одеваем термоусадку или используем изоленту. Вставляем БПП и контактные клеммы в корпус розетки. Закрываем розетку крышкой и проверяем работу модернизированной переноски.

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.

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

Простейшая схема блока плавного пуска для использования в удлинителе

Блок плавного пуска с регулятором частоты вращения для электроинструмента, сделанный на базе тиристора КУ202, пользуется популярностью благодаря своей простоте исполнения. Для его создания и подключения не требуются особые навыки, а составляющие можно приобрести в любом магазине радиотоваров и на рынке. БПП состоит из диодного моста, переменного резистора для регулировки напряжения и схемы настройки тиристора.

Благодаря тому, что для реализации данной схемы БПП требуется небольшое количество деталей, а её размеры довольно компактны, она может быть встроена как в ручку электроинструмента, так и в корпус розетки удлинителя. Принцип работы блока плавного пуска состоит в регулировке частоты вращения ротора электроинструмента посредством ограничения мощности в ручном режиме. Данная схема предназначена для использования с электроинструментом мощностью до 1,5 кВт. Чтобы БПП работал с более мощным инструментом, требуется заменить тиристор на более мощный прибор. Необходимо учитывать и то, что схема управления будет отличаться от первоначальной.

Несколько слов в завершение

Как видим, блок плавного пуска очень важен для электроинструмента, и сделать его довольно легко. Он позволяет значительно продлить срок эксплуатации дрели, болгарки и тому подобного оборудования, облегчить работу с ними и обезопасить вас от травм. В обзоре представлены самые простые и доступные схемы блоков плавного пуска, которые вы можете сделать самостоятельно и быстро. Если у вас есть другие эффективные схемы, то поделитесь ими с нами и нашими читателями.