Регулятор обертів двигуна електроінструменту - схема та принцип роботи

Не кожен сучасний дриль або болгарка оснащений заводським регулятором оборотів, і найчастіше регулювання оборотів не передбачене зовсім. Тим не менш, як болгарки, так і дриля побудовані на базі колекторних двигунів, що дозволяє кожному їх власнику, який хоч трохи вміє поводитися з паяльником, виготовити власний регулятор оборотів з доступних електронних компонентів, хоч з вітчизняних, хоч з імпортних.

У цій статті ми розглянемо схему і принцип роботи найпростішого регулятора оборотів двигуна електроінструменту, і єдина умова - двигун повинен бути колекторним - з характерними ламелями на роторі та щітками (який іноді виблискують).

Наведена схема містить мінімум деталей і підійде для електроінструменту потужністю до 1,8 кВт і вище, для дриля або болгарки. Схожа схема використовується для регулювання обертів в автоматичних пральних машинах, в яких стоять колекторні високошвидкісні двигуни, а також диммери для ламп розжарювання. Подібні схеми, в принципі, дозволять регулювати температуру нагрівання жала паяльника, електричного обігрівача на базі ТЕНів і т.д.

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 Ст.
• Конденсатор плівковий C2 - 0,047 мкф 400 вольт.
• Діоди VD1 та VD2 – на напругу до 400 В, на струм до 1 А.
• Тиристор VT1 – на необхідний струм, на зворотну напругу щонайменше 400 вольт.

В основі схеми – тиристор. Тиристор є напівпровідниковий елемент з трьома висновками: анод, катод, і керуючий електрод. Після подачі на керуючий електрод тиристора короткого імпульсу позитивної полярності, тиристор перетворюється на діод, і починає проводити струм доти, поки в його ланцюгу цей струм не перерветься або змінить напрямок.

Після припинення струму або при зміні його напрямку, тиристор закриється і перестане проводити струм, доки не буде подано наступний короткий імпульс на електрод, що управляє. Ну а оскільки напруга в побутовій мережі змінна синусоїдальна, то кожен період мережевої синусоїди тиристор (у 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 обороти електроінструменту, а чим, відповідно, довше тиристор буде відкритий, тим вищими будуть оберти.

Схема управління регулює момент відкриття та закриття тиристорів щодо фазового переходу через нуль, відповідно "відрізається" шматок спочатку або, рідше в кінці хвилі напруги.

Як бачите, принцип простий. Але стосовно електроінструменту з колекторним двигуном, схема працює хитріше, і про це ми розповімо далі.

Отже, в мережу тут включено паралельно: вимірювальний ланцюг управління та силовий ланцюг. Вимірювальний ланцюг складається з постійного і змінного резисторів R1 і R2, конденсатора C1, і діода VD1. Для чого потрібний цей ланцюг? Це дільник напруги. Напруга з дільника, і що важливо, проти-ЕРС з ротора двигуна складаються в протифазі, і формують імпульс для відкривання тиристора. Коли навантаження постійне, то й час відкритого стану тиристора постійно, отже обороти стабілізовані та постійні.

Як тільки навантаження на інструмент, і отже на двигун, збільшується, то величина проти-ЕРС зменшується, оскільки обороти знижуються, значить сигнал на керуючий електрод тиристора зростає, і відкривання відбувається з меншою затримкою, тобто потужність підводиться до двигуна зростає, збільшуючи обороти, що впали . Так обороти зберігаються незмінними навіть під навантаженням.

Переваги тиристорних регуляторів:

• низька вартість
• мала маса та розміри

Недоліки:

• можна використовувати для двигунів невеликої потужності
• при роботі можливий шум, тріск, ривки двигуна
• при використанні симісторів на двигун потрапляє постійна напруга
• всі недоліки регулювання напругою

Варто відзначити, що у більшості сучасних кондиціонерів середнього та вищого рівня швидкість вентилятора регулюється саме таким способом.