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 ).
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 . 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.
Рис. 1. Принципиальная схема регулятора оборотов вала электродрели с питанием от 220В.
Основа схемы взята из , 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).
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 .
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:
- Зызюк А.Г. Стабилизация сетевого напряжения на се-ле//Рад"юаматор. - 2002. - №12. - С.20.
- "Радюаматор" - лучшее за 10 лет (1993-2002). - К.: Радіоаматор, 2003. - С.226-228.
- Титов А. Стабилизированный регулятор частоты враще-ния//Радио. - 1991. - №9. - С.27.
- Силовые трансформаторы типа ТС//Электрик. - 2003. -№11. - С.19.
- Зызюк А.Г. Об индуктивности тороидальных катушек на ферритовых сердечниках//Электрик - 2004. - №. - С.
(УШМ), в простонародье болгарок, имеют регулятор оборотов.
Регулятор оборотов расположен на корпусе УШМ
Рассмотрение различных регулировок нужно начать с анализа электрической схемы болгарки.
простейшее представление электросхемы шлифовальной машины
Более продвинутые модели автоматически поддерживают скорость вращения вне зависимости от нагрузки, но чаще встречаются инструменты с ручной диска. Если на дрели или электрическом шуруповерте используется регулятор куркового типа, то на УШМ такой принцип регулирование невозможен. Во-первых – особенности инструмента предполагают другой хват при работе. Во-вторых – регулировка во время работы недопустима, поэтому значение оборотов выставляется при выключенном моторе.
Для чего вообще регулировать скорость вращения диска болгарки?
- При резке металла разной толщины, качество работы сильно зависит от скорости вращения диска.
Если резать твердый и толстый материал – необходимо поддерживать максимальную скорость вращения. При обработке тонкой жести или мягкого металла (например, алюминия) высокие обороты приведут к оплавлению кромки или быстрому замыливанию рабочей поверхности диска; - Резка и раскрой камня и кафеля на высокой скорости может быть опасной.
К тому же диск, который крутится с высокими оборотами, выбивает из материала мелкие куски, делая поверхность реза щербатой. Причем для разных видов камня выбирается разная скорость. Некоторые минералы как раз обрабатываются на высоких оборотах; - Шлифовальные работы и полировка в принципе невозможны без регулирования скорости вращения.
Неправильно выставив обороты, можно испортить поверхность, особенно – если это лакокрасочное покрытие на автомобиле или материал с низкой температурой плавления; - Использование дисков разного диаметра автоматически подразумевает обязательное наличие регулятора.
Меняя диск Ø115 мм на Ø230 мм, скорость вращения необходимо уменьшить практически вдвое. Да и удержать в руках с 230 мм диском, вращающимся на скорости 10000 об/мин практически нереально; - Полировка каменных и бетонных поверхностей в зависимости от типа используемых коронок производится на разных скоростях. Причем при уменьшении скорости вращения крутящий момент не должен снижаться;
- При использовании алмазных дисков необходимо уменьшать количество оборотов, так как от перегрева их поверхность быстро выходит из строя.
Разумеется, если ваша болгарка работает только в качестве резака для труб, уголка и профиля – регулятор оборотов не потребуется. А при универсальном и разностороннем применении УШМ он жизненно необходим.
Не каждая современная дрель или болгарка оснащена заводским регулятором оборотов, и чаще всего регулировка оборотов не предусмотрена вовсе. Тем не менее, как болгарки, так и дрели построены на базе коллекторных двигателей, что позволяет каждому их владельцу, маломальски умеющему обращаться с паяльником, изготовить собственный регулятор оборотов из доступных электронных компонентов, хоть из отечественных, хоть из импортных.
В данной статье мы рассмотрим схему и принцип работы простейшего регулятора оборотов двигателя электроинструмента, и единственное условие — двигатель должен быть коллекторным — с характерными ламелями на роторе и щетками (которые порой искрят).
Приведенная схема содержит минимум деталей, и подойдет для электроинструмента мощностью до 1,8 кВт и выше, для дрели или болгарки. Похожая схема используется для регулировки оборотов в автоматических стиральных машинах, в которых стоят коллекторные высокоскоростные двигатели, а также в диммерах для ламп накаливания. Подобные схемы, в принципе, позволят регулировать температуру нагрева жала паяльника, электрического обогревателя на базе ТЭНов и т. д.
Потребуются следующие радиоэлектронные компоненты:
Резистор постоянный R1 - 6,8 кОм, 5 Вт.
Переменный резистор R2 - 2,2 кОм, 2 Вт.
Резистор постоянный R3 - 51 Ом, 0,125 Вт.
Конденсатор пленочный C1 - 2 мкф 400 В.
Конденсатор пленочный C2 - 0,047 мкф 400 вольт.
Диоды VD1 и VD2 - на напряжение до 400 В, на ток до 1 А.
Тиристор VT1 - на необходимый ток, на обратное напряжение не менее 400 вольт.
В основе схемы — тиристор. Тиристор представляет собой полупроводниковый элемент с тремя выводами: анод, катод, и управляющий электрод. После подачи на управляющий электрод тиристора короткого импульса положительной полярности, тиристор превращается в диод, и начинает проводить ток до тех пор, пока в его цепи этот ток не прервется или не сменит направление.
После прекращения тока или при смене его направления, тиристор закроется и перестанет проводить ток, пока не будет подан следующий короткий импульс на управляющий электрод. Ну а поскольку напряжение в бытовой сети переменное синусоидальное, то каждый период сетевой синусоиды тиристор (в составе данной схемы) станет отрабатывать строго начиная с установленного момента (в установленной фазе), и чем меньше во время каждого периода тиристор будет открыт, тем ниже будут обороты электроинструмента, а чем, соответственно, дольше тиристор будет открыт, тем выше будут обороты.
Как видите, принцип прост. Но применительно к электроинструменту с коллекторным двигателем, схема работает хитрее, и об этом мы расскажем далее.
Итак, в сеть здесь включены параллельно: измерительная цепь управления и силовая цепь. Измерительная цепь состоит из постоянного и переменного резисторов R1 и R2, из конденсатора C1, и диода VD1. Для чего нужна эта цепь? Это делитель напряжения. Напряжение с делителя, и что важно, противо-ЭДС с ротора двигателя, складываются в противофазе, и формируют импульс для открывания тиристора. Когда нагрузка постоянна, то и время открытого состояния тиристора постоянно, следовательно обороты стабилизированы и постоянны.
Как только нагрузка на инструмент, и следовательно на двигатель, увеличивается, то величина противо-ЭДС уменьшается, поскольку обороты снижаются, значит сигнал на управляющий электрод тиристора возрастает, и открывание происходит с меньшей задержкой, то есть мощность подводимая к двигателю возрастает, увеличивая упавшие обороты. Так обороты сохраняются постоянными даже под нагрузкой.
В результате совместного действия сигналов от противо-ЭДС и с резистивного делителя, нагрузка не сильно влияет на обороты, а без регулятора это влияние было бы существенным. Таким образом при помощи данной схемы достижима устойчивая регулировка оборотов в каждом положительном полупериоде сетевой синусоиды. При средних и малых скоростях вращения этот эффект более выражен.
Однако, при повышении оборотов, то есть при повышении напряжения, снимаемого с переменного резистора R2, стабильность поддержания скорости постоянной снижается.
Лучше на этот случай предусмотреть шунтирующую кнопку SA1 параллельно тиристору. Функция диодов VD1 и VD2 - обеспечение однополупериодного режима работы регулятора, так как напряжения с делителя и с ротора сравниваются лишь в отсутствие тока через двигатель.
Конденсатор C1 расширяет зону регулирования на малых скоростях, а конденсатор C2 снижает чувствительность к помехам от искрения щеток. Тиристор нужен высокочувствительный, чтобы ток менее 100 мкА смог бы его открыть.
Электрическая дрель сейчас присутствует в комплекте инструментов практически любого мастера, так как это незаменимый агрегат в быту или на профессиональном поприще. Но, как и любая деталь, дрель может сломаться и, чтобы не обращаться каждый раз к специалистам, нужно уметь обслуживать и ремонтировать свой инструмент самостоятельно. В данной статье рассмотрены признаки поломки и варианты их устранения, а также самые распространённые неисправности и как выполнить ремонт дрели своими руками.
Дрель относится к электрическим инструментам и исполняет функции по сверлению отверстий в различных материалах, а также закручиванию саморезов. Работа осуществляется с помощью специальных сверл и наконечников, которые вставляются в зажимной патрон.
Электрическая дрель оборудована мотором, приводимым в действие током номиналом 220 Вольт, который вращает шестерни передачи и остальные узлы. Мощность силового агрегата настраивается специальным регулятором, который расположен на пусковой кнопке и проворачивается в обе стороны. Некоторые модели оборудованы переключателем оси вращения, который меняет расположение щеток, от его патрон дрели может осуществлять обороты, как вправо, так и влево.
Зажимной патрон бывает двух типов: с шлицевой частью и с гладкой. В первом случае зажим сверла осуществляется специальным ключом, который при повороте закручивает нижнюю часть головки и фиксирует деталь. Обычный гладкий патрон может закручиваться только от руки, поэтому если необходимо сильно зажать сверло, преимущество имеет патрон с шлицами.
Основные виды неисправности электрической дрели
Любой инструмент может внезапно сломаться, это происходит из-за неправильной эксплуатации, нарушения регламента технического обслуживания или просто небрежного отношения к технике. Чтобы не допускать возникновения поломки, нужно соблюдать все правила, установленные производителем, а также вовремя ремонтировать и заменять отработавшие свой срок детали.
Существует несколько разновидностей возможных неисправностей бытовой электродрели, к которым относятся:
- Когда нажимается кнопка пуска, дрель не работает. В первую очередь, в данном случае необходимо проверить качество контакта вилки и розетки, а также наличие электричества. Чаще всего, такая неисправность возникает из-за обгоревших контактов внутри вилки или в самом шнуре, когда в результате нагрузки или перепада силы тока образовывается разрыв провода. Решается эта проблема простой заменой ведущего кабеля;
- Патрон дрели вращается, но скорость оборотов неизменна. Здесь можно предположить, что неисправен регулятор оборотов дрели, который может сломаться из-за механической деформации или попадания грязи на ролик. Внутри регулятора встроен контактор, который может перегореть, и отремонтировать его можно, только заменив узел полностью, так как припаять такую мелкую деталь в домашних условиях не получится. Вообще, у дрели с механизмом регулировки оборотов это самая уязвимая часть, поэтому к ней необходимо относиться с максимальной ответственностью;
- При запуске из вентиляционного отверстия щеток появляется неприятный запах горелого, ротор двигателя искрит. Первое, что нужно сделать, это отключить прибор и выдернуть шнур из розетки, иначе осуществить ремонт электрической дрели будет намного сложнее. Далее необходимо внимательно осмотреть двигатель, определить уровень износа щеток и самого ротора, а также проверить, нет ли внутри посторонних предметов или других загрязнений, которые мешают вращению штока;
- Хруст в центральной части инструмента. Все механизмы и передачи скрыты за пластиковым корпусом, поэтому сразу определить сломавшуюся деталь не получится. Чаще всего ломаются шлицы приводного диска, особенно у дрели с функцией перфоратора, которая, помимо обычной передачи, имеет ударный механизм и блокирующее устройство. Для замены данных элементов понадобится полная разборка инструмента и проведение подробной дефектовки. Важно не пользоваться сломанной дрелью, так как отколовшиеся куски могут попадать в другие узлы, что при вращении полностью разрушит механизм, и восстановить его не получится;
- Патрон не фиксирует сверло, зажимные лепестки не сходятся во время затяжки ключом. Чаще всего устранить эту неисправность можно очень быстро, сам патрон крепится к корпусу дрели обычным шурупом, шляпка которого расположена внутри головки и от вибрации может откручиваться. В результате болт мешает лепесткам стягивать сверло, его необходимо закрутить, вставив фигурную отвертку;
- На ударной дрели сверло вставляется в специальный патрон, оборудованный быстросъемным механизмом, часто внутрь этого агрегата попадают кусочки металла или бетона, которые забиваются в мелкие трещины и не дают фиксатору встать в свое гнездо, поэтому вставленный патрон постоянно выскакивает из отверстия. Здесь поможет детальная чистка инструмента и удаление всех загрязнений.
Данные неисправности являются наиболее распространёнными и часто встречаются во время использования электродрели в быту. При возникновении более серьезных поломок для восстановления инструмента без ошибок лучше обратиться в сервисный центр, так как без наличия определенного опыта и инструкции по ремонту устранить поломку не получится.
Самостоятельная чистка щеток и их замена
В процессе работы, особенно в сложных условиях, на щетках образуется налет, и электрическая дрель начинает греться и искрить. Чтобы починить дрель своими руками, путем замены щеток на новые, необходимо следовать определенному алгоритму действий.
На первом этапе нужно открутить шурупы в задней части электродвигателя. Большинство производителей инструментов для удобства сервисного обслуживания делают эту часть таким образом, чтобы ее можно было быстро снять, не разбирая основного корпуса, причем кнопка пуска остается на месте. После выкручивания крышки она полностью снимается, при этом становятся доступны к обслуживанию щетки двигателя и его ротор.
Далее необходимо отсоединить от угольных щеток клеммы проводов и, отогнув стопорные лепестки, вытащить элемент наружу. Силовой агрегат оборудован двумя щетками с двух сторон, которые изнашиваются одновременно, поэтому подлежат замене вместе. По уровню выработки наконечников можно понять, в каком состоянии находятся подшипники ротора. Если износ расположен в верхнем или нижнем углу угольного прямоугольника, то можно сделать вывод, что в подшипнике якоря двигателя имеется люфт, эту деталь нужно также заменить.
Перед установкой новых щеток для дрели необходимо продуть сжатым воздухом все внутренние элементы, это поможет очистить ротор от пыли и предотвратит образование налета на новых деталях. Кнопка также должна быть очищена, чтобы ее возвратная пружина имела свободный ход. Щетки вставляются в посадочное гнездо и фиксируются замком, после чего присоединяются клеммы, и осуществляется обратная сборка крышки.
Если требуется замена кнопки пуска или регулятора скорости оборотов, то отремонтировать этот узел возможно, только если в наличии имеется схема подключения кнопки дрели, которая должна быть указана в инструкции к эксплуатации инструмента. Подсоединение всех электрических деталей и кабелей должно проводиться на обесточенном участке и только в соответствии со схемой.
Таким образом, при планировании провести ремонт электродрели самостоятельно нужно обзавестись специальной литературой и инструментом, чтобы не возникало сомнений в качестве электрических соединений при установке новых запасных частей.
Видео
Для качественного сверления отверстий плат необходимо использовать электродрель со стабилизатором крутящего момента и оборотов. Транзисторный стабилизированный блок имеет большие потери мощности на регулируемом транзисторе. Большой вес и габариты трансформатора и радиаторов не позволяют выполнить переносной вариант прибора.
Тиристорные регуляторы напряжения выгодно отличаются малым весом и техническими возможностями стабилизации оборотов и крутящего момента электродвигателя. Падение напряжения на силовом тиристоре в импульсном режиме незначительно и при небольшой мощности отпадает потребность в радиаторе.
Характеристики:
Напряжение сети 220Вольт
Мощность 300 Ватт
Ток нагрузки 10 Ампер
Стабилизация 86,7%
Схема регулятора
оборотов электродрели стабилизирует крутящий момент введением положительной обратной связи с электродвигателя М1 через RC цепь R12C2 VD2R6R1C1 на эмиттер однопереходного двухбазового транзистора VT1
Диод VD2 позволяет подавать на эмиттер транзистора VT1 только импульсы положительной полярности со щёток электродвигателя дрели М1. Переменный резистор R6 работает как регулятор оборотов, и в тоже время стабилизирует их при изменении нагрузки:
Без Обратной связи 0,6А 22,2 В 13ватт 260 об. мин
С Обратной связью 2,8 А 21 В 58,8 ватт 520 об.мин
С обратной связью обороты падают незначительно, при холостом ходе в 600 оборотов.
Характеристики двухбазовых транзисторов:
|
Iэ max, мA |
UБ1Б2 max, B |
UБ2Э max, B |
Pmax, мВт |
RБ1Б2, кOm |
fmax, кГц |
||
Однопереходные двухбазовые транзисторы
предназначены для работы в генераторах периодических и однократных импульсов Сопротивление между выводами транзисторов зависят от тока управляющего эмиттерного перехода. На входной вольтамперной характеристике однопереходных транзисторов имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При некотором напряжении на эмиттере происходит отпирание транзистора и быстрое нарастание тока через базу. Процесс происходит лавинообразно.
Однопереходный транзистор относится к семейству тиристоров. Однопереходный транзистор входит в транзисторно – тиристорную сборку КУ106А-Г и представляет собой гибридный прибор, состоящий из однопереходного транзистора и триодного тиристора.
Схема:
Отпирающий импульс с однопереходного транзистора VT1 поступает на управляющий электрод тиристора VS1,который переходит в проводящее состояние и остаётся в нём пока текущий через тиристор VS1 прямой ток больше тока удержания.
Напряжение с резистора R3 цепи катода VS1 через резисторы R7R9 поступает на управляющий электрод мощного тиристора VS2 и приводит его в открытое состояние.
Порог включения тиристора VS2 устанавливается резистором R9. ввиду большого разброса входных характеристик.Анод силового тиристора непосредственно связан с электромотором электродрели М1.
Импульсы отрицательной полярности возникшие при вращении электродвигателя устраняютCя диодом VD3.
Часть напряжения с коллектора двигателя поступает на стабилизацию вращения – в эммитер двухбазового транзистора VT1.
Светодиод HL1 индицирует напряжение на электродвигателе элекродрели и снижает импульсные помехи напряжением более 300 Вольт.
Диод VD3 обеспечивает протекание обратного тока якоря электродвигателя в то время, когда тиристор заперт. В начале каждого полупериода напряжение выпрямителя через диод VD2 и резисторы R1,R6 поступает на зарядку конденсатора С1, противо –э.д.с в этот момент еще отсутствует. Далее напряжение на аноде тиристора VS2 будет равно разнице напряжения диодного моста VD4-VD7 и противо- э.д.с якоря, то есть от скорости вращения.
Уменьшение скорости при увеличении момента нагрузки на валу снижает противо-э.д.с и ускоряет зарядку конденсатора С1, уменьшает угол задержки отпирания тиристора -снижение скорости почти полностью компенсируется.
Импульсы напряжения с резистора R3 поступают на управляющий электрод маломощного тиристора VS1 для предварительного усиления, далее через резисторы установки порога включения R7,R9
на управляющий электрод мощного силового тиристора VS2.Цепь VD1,R9 снижает влияние сетевого напряжения и нагрузки на работу релаксационного генератора на транзисторе VT1.
Ток тиристора VS1 ограничен номиналом резистора R4,снижать его значение не рекомендуется, так как будет нарушено восстановление управляемости, то есть снизится интервал между переходом тока и напряжения тиристора через ноль в отрицательную полярность и обратно в положительную.
Время восстановления зависит от многих факторов: прямого и обратного тока, амплитуды запираемого напряжения и напряжения на управляющем электроде.
Кстати, радиопомехи создает обратный ток, который почти мгновенно спадает на этапе запирания тиристора с очень большой скоростью и может вызвать перенапряжения.
Принудительная коммутация создаётся установкой диода VD3 и позволяет прервать ток в тиристоре VS2 на время достаточное для запирания.
Практические испытания регулятора оборотов электродрели в разных режимах с изменением номиналов радиокомпонентов подтвердили теоретические обоснования в использовании положительной обратной связи для стабилизации скорости и оборотов электродвигателя:
Обороты холостого хода не превышали 600 об/мин,
нагрузка на вал электродвигателя в обоих случаях была около 4 кг силы, электродвигатель типа ДПР 72-Ф6-06 постоянного тока, длина корпуса 80мм, диаметр 40 мм.
Крутящий момент возрос при наличии обратной связи, обороты упали незначительно.
Радиодетали в схеме
не дефицитные:
резисторы на мощность 0,25 ватт типа МЛТ, двухбазовый транзистор VT1 и тиристор VS1 можно заменить сборкой КУ106В-Г, тип силового тиристора и трансформатора зависит от напряжения и мощности используемого электродвигателя. Хорошо работают в схеме трансформаторы типа ТН-54 с четырьмя обмотками по 6,3 вольта и ток более трех ампер, соединённых в последовательную цепь.
Кремневая диодная сборка типа PBL405 имеет небольшое падение напряжения и не требует радиатора.
На плоский тиристор VS2 установить небольшой радиатор 60*40*50.
Регулировка схемы
регулятора оборотов электродрели заключается в следующем: при минимальном значении сопротивления резистора R6 (обороты) установить порог включения тиристора VS2 изменением номинала резистора R9, далее увеличением сопротивления резистора R6 установить требуемые обороты электродвигателя.
На рисунке печатного монтажа расположены почти все радиодетали кроме цепей коммутации, силового трансформатора и диодного моста, регулятор оборотов и светодиодный индикатор HL1 установлены на верхней крышке корпуса, на боковой стороне закреплены предохранитель FU1, выключатель SA1 и вывод силового шнура.
Литература:
1. Тиристоры. Технический справочник 1971г. Перевод с английского. Издательство «Энергия».
2.Регулятор оборотов электродрели. В.Новиков. « Радиомир» №5 2006 г. стр.19
3.Резисторы,конденсаторы,трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск « Беларусь» 1994 г.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Транзистор | КТ117Б | 1 | В блокнот | ||
| VS1 | Тиристор & Симистор | КУ101Е | 1 | В блокнот | ||
| VS2 | Тиристор & Симистор | КУ202Е | 1 | В блокнот | ||
| VD1 | Стабилитрон | Д818Б | 1 | В блокнот | ||
| VD2 | Диод | КД503Б | 1 | В блокнот | ||
| VD3 | Выпрямительный диод | 1N4005 | 1 | В блокнот | ||
| VD4-VD7 | Диод | PBL405 | 4 | В блокнот | ||
| С1-С4 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 4 | В блокнот | ||
| С5 | Конденсатор | 0.05 мкФ 630 В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 910 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R3, R12 | Резистор | 100 Ом | 2 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 1.2 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R5 | Резистор | 360 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R6 | Переменный резистор | 100 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R7 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R8 | Резистор | 1 кОм | 1 |