Регулятор оборотів двигуна електроінструменту - схема і принцип роботи
Не кожна сучасна дриль або болгарка оснащена заводським регулятором оборотів, і найчастіше регулювання оборотів не передбачена зовсім. Проте, як болгарки, так і дрилі побудовані на базі колекторних двигунів, що дозволяє кожному їх власнику, маломальски вміє поводитися з паяльником, виготовити власний регулятор оборотів з доступних електронних компонентів, хоч з вітчизняних, хоч з імпортних.
У даній статті ми розглянемо схему і принцип роботи найпростішого регулятора обертів двигуна електроінструменту, і єдина умова - двигун повинен бути колекторним - з характерними ламелями на роторі і щітками (які часом іскрять).
Наведена схема містить мінімум деталей, і підійде для електроінструменту потужністю до 1,8 кВт і вище, для дрилі або болгарки. Схожа схема використовується для регулювання обертів в автоматичних пральних машинах, в яких стоять колекторні високошвидкісні двигуни, а також в диммерах для ламп розжарювання. Подібні схеми, в принципі, дозволять регулювати температуру нагрівання жала паяльника, електричного обігрівача на базі ТЕНів і т. Д.
Будуть потрібні такі радіоелектронні компоненти:
Резистор постійний R1 - 6,8 кОм, 5 Вт.
Змінний резистор R2 - 2,2 кОм, 2 Вт.
Резистор постійний R3 - 51 Ом, 0,125 Вт.
Конденсатор плівковий C1 - 2 мкф 400 В.
Конденсатор плівковий C2 - 0,047 мкф 400 вольт.
Діоди VD1 і VD2 - на напругу до 400 В, на струм до 1 А.
Тиристор VT1 - на необхідний струм, на зворотне напруга не менше 400 вольт.
В основі схеми - тиристор. Тиристор являє собою напівпровідниковий елемент з трьома висновками: анод, катод, і керуючий електрод. Після подачі на керуючий електрод тиристора короткого імпульсу позитивної полярності, тиристор перетворюється в діод, і починає проводити струм до тих пір, поки в його ланцюга цей струм не перерветься або не зміна напрямок.
Після припинення струму або при зміні його напрямку, тиристор закриється і перестане проводити струм, поки не буде подано наступний короткий імпульс на керуючий електрод. Ну а оскільки напруга в побутової мережі змінне синусоидальное, то кожен період мережевий синусоїди тиристор (в складі даної схеми) стане відпрацьовувати строго починаючи з встановленого моменту (у встановленій фазі), і чим менше під час кожного періоду тиристор буде відкритий, тим нижче будуть обертів електроінструменту, а ніж, відповідно, довше тиристор буде відкритий, тим вище будуть обертів.
Як бачите, принцип простий. Але стосовно до електроінструменту з колекторним двигуном, схема працює хитріше, і про це ми розповімо далі.
Отже, в мережу тут включені паралельно: вимірювальна ланцюг управління і силова ланцюг. Вимірювальна ланцюг складається з постійного і змінного резисторів R1 і R2, з конденсатора C1, і діода VD1. Для чого потрібна ця ланцюг? Це дільник напруги. Напруга з дільника, і що важливо, протидії ЕРС з ротора двигуна, складаються в протифазі, і формують імпульс для відкривання тиристора. Коли навантаження постійна, то і час відкритого стану тиристора постійно, отже обертів стабілізовані і постійні.
Як тільки навантаження на інструмент, і отже на двигун, збільшується, то величина протидії ЕРС зменшується, оскільки обороти знижуються, значить сигнал на керуючий електрод тиристора зростає, і відкривання відбувається з меншою затримкою, тобто потужність, що підводиться до двигуна зростає, збільшуючи впали обороти . Так обертів зберігаються постійними навіть під навантаженням.
В результаті спільної дії сигналів від протидії ЕРС і з резистивного дільника, навантаження не сильно впливає на обороти, а без регулятора цей вплив було б істотним. Таким чином за допомогою даної схеми досяжна стійка регулювання обертів в кожному позитивному напівперіоді мережевий синусоїди. При середніх і малих швидкостях обертання цей ефект більш виражений.
Однак, при підвищенні оборотів, тобто при підвищенні напруги, що знімається з змінного резистора R2, стабільність підтримки швидкості постійної знижується.
Краще на цей випадок передбачити шунтуючу кнопку SA1 паралельно тиристору. Функція діодів VD1 і VD2 - забезпечення однополупериодного режиму роботи регулятора, так як напруги з дільника і з ротора порівнюються лише за відсутності струму через двигун.
Конденсатор C1 розширює зону регулювання на малих швидкостях, а конденсатор C2 знижує чутливість до перешкод від іскріння щіток. Тиристор потрібен високочутливий, щоб струм менше 100 мкА зміг би його відкрити.