Circuito di controllo della velocità del trapano regolabile

Il circuito di controllo della velocità di perforazione variabile proposto mantiene una velocità costante (regolabile) sul motore del trapano, indipendentemente dal carico.

Uno degli utensili elettrici più utilizzati è il trapano elettrico. Nonostante i suoi innumerevoli vantaggi, il trapano elettrico ha una grande battuta d'arresto: alta velocità costante per molte applicazioni.

Anche quando ci sono configurazioni a doppia velocità, il limite inferiore copre circa 300-750 giri / min, che è ancora molto veloce per lavori sottili come la foratura di murature o l'utilizzo di taglierine su lamiera.

La nostra versione del regolatore di velocità nel trapano elettrico consente la variazione della velocità dallo 0 al 75% della velocità massima. Inoltre, consente anche il funzionamento a velocità normale senza staccare il controller dal trapano.

Anche in caso di variazioni di carico, il controller è dotato di compensazione incorporata per preservare le velocità notevolmente uniformi.

Come funziona

La caratteristica tipica di un motore elettrico è che produce una tensione inversa che si oppone all'alimentazione durante il funzionamento.

Questa condizione è chiamata EMF posteriore. La tensione opposta risulta essere proporzionale alla velocità del motore elettrico. Il controller della velocità di perforazione SCR ha utilizzato questo effetto per fornire una quantità definita di compensazione della velocità rispetto al carico.

Questo controller distribuisce un file Raddrizzatore controllato al silicio (SCR) per trasferire la potenza della semionda al motore del trapano. I fondamenti della conducibilità di un SCR sono:

1. L'anodo (terminale A) ha carica positiva rispetto al catodo (terminale K).
2. Quando il gate (terminale G) sviluppa almeno 0,6 V positivo rispetto al catodo.
3. Circa 10 mA di corrente fluiscono nel terminale di gate.

L'ora in cui il SCR si accende in ogni semiciclo positivo può essere efficacemente regolato controllando il livello della forma d'onda di tensione al gate. In conclusione, possiamo controllare perfettamente la quantità di potenza fornita al trapano.

I resistori R1 e R2 e il potenziometro RV1 diventano a divisore di tensione che fornisce una tensione a semionda di valore regolabile al gate dell'SCR. Se il motore è fermo, il catodo dell'SCR sarà a 0 V e si accenderà quasi completamente. Con l'aumentare della velocità di perforazione, si forma una tensione attraverso la perforatrice.

Questo potenziale aggiuntivo riduce le tensioni gate-catodo effettive. Quindi, quando il motore accelera, la potenza erogata diminuisce fino a quando il motore si stabilizza ad una velocità regolata dalla configurazione di RV1.

Supponiamo che un carico venga posizionato sul trapano. Ciò tenderà a decelerare la perforatrice e contemporaneamente farà cadere la tensione attraverso la perforatrice. Quindi, più potenza verrà fornita al motore a causa del tempo di accensione automaticamente avanzato dell'SCR.

Pertanto, la velocità di perforazione viene mantenuta una volta impostata indipendentemente dal carico. Il diodo D2 ha la funzione di dimezzare la potenza dissipata in R1, R2 e RV1 limitando la corrente che li attraversa ai soli semicicli positivi.

Il diodo D1 protegge il gate SCR da una tensione inversa estrema.

SW1 mette facilmente in cortocircuito l'SCR nella posizione di massima velocità. Di conseguenza, RV1 non funziona e l'intera alimentazione di rete viene applicata al trapano.

Costruzione

Ancora più importante, è fondamentale sapere che il circuito del controller della velocità di perforazione è collegato direttamente alla rete senza un trasformatore di isolamento.

Pertanto, durante l'assemblaggio devono essere prese misure precauzionali in modo che non si verifichino lesioni gravi o mortali.

Non è richiesto l'uso di un tag strip o di un PCB perché vengono utilizzati solo una manciata di componenti elettronici. Sono necessari solo due giunti “a mezz'aria” e questi devono essere isolati in modo sicuro per evitare ogni possibilità di cortocircuito.

Per questo progetto viene utilizzato un tipo di SCR con montaggio a perno. Questo componente viene posizionato utilizzando il capocorda di saldatura fornito con esso e saldato sul capocorda centrale dell'interruttore.

Non sono necessari dissipatori di calore per carichi fino a 3 A. Se si dispone di un SCR in confezione di plastica, è possibile praticare un foro attraverso l'aletta dell'interruttore e imbullonare l'SCR diritto.

Tuttavia, si consiglia di posizionare un pezzo di alluminio, con una dimensione di 25 mm x 15 mm, tra l'SCR e l'aletta dell'interruttore in modo che funzioni come un dissipatore di calore.

È fondamentale ricordarsi di effettuare i collegamenti di terra per tutti i componenti esterni in quanto l'unità funziona a 240 Vac. Per la custodia abbiamo utilizzato uno scomparto in plastica con un coperchio in metallo.

Inoltre, viene utilizzato un serracavo fissato con una vite metallica attraverso il lato della custodia in plastica.

Ricordarsi di preparare il collegamento di terra per questa vite, il coperchio e il terminale di terra della presa di uscita.

È indispensabile utilizzare solo cablaggi continui in quanto i cavi di terra vanno da un punto di terra all'altro senza collegamenti intermedi. Va bene saldare due cavi di terra a un capocorda di terra, ma non fissare mai due fili sotto una singola vite.

Il coperchio in alluminio sulla scatola UB3 non è robusto per questa applicazione, in particolare quando il foro per la presa di uscita è tagliato.

Pertanto, assicurarsi di fabbricare un nuovo coperchio da un acciaio da 18 gauge o da un materiale di alluminio da 16 gauge.

Come ulteriore precauzione di sicurezza, si consiglia di utilizzare una piccola quantità di colla, vernice o persino smalto per unghie sulle scanalature della vite che verranno fissate all'interno dell'unità. Ciò garantisce un montaggio sicuro.

Potresti notare su alcuni SCR che la corrente di trigger fornita da R1 e R2 è inadeguata. Per ovviare a questo, basta aggiungere un ulteriore resistore da 10k in parallelo a ciascun resistore.

Come usare

In primo luogo, collegare il circuito del controller della velocità di perforazione all'alimentazione di rete e il trapano nel controller.

Quindi, seleziona la velocità che desideri: velocità massima o variabile. Potresti notare che non è presente alcun interruttore ON o OFF perché la funzione di commutazione è fornita dall'interruttore stesso del trapano.

Alla massima velocità, il trapano funziona normalmente e il controllo della velocità sul controller ha effetto zero.

Se è selezionata la velocità variabile, il controllo regolerà la velocità tra lo 0 e il 75% della velocità massima. È possibile che vi siano zone morte alle estremità a bassa e alta velocità del controllo.

Questo è molto normale e si verifica a causa delle proprietà della punta e delle tolleranze dei componenti all'interno del controller.

A velocità estremamente basse, è possibile notare che il trapano sussulta senza carico. Ma nel momento in cui viene introdotto un carico, lo strappo si riduce e alla fine scompare.

Finché il trapano viene utilizzato a una velocità inferiore alla piena, l'effetto di raffreddamento del motore sarà notevolmente ridotto.

Ciò accade perché la ventola di raffreddamento è attaccata all'albero dell'indotto e gira anche più lentamente. Pertanto, il trapano diventerà più caldo se utilizzato a basse velocità, quindi è importante non utilizzare il trapano in questa modalità per un lungo periodo.

ELENCO DELLE PARTI
R1, R2 = Resistenza 10k 1W 5%
RV1 = Potenziometro 2.5k Lin
D1, D2 = Diodi 1N4004
SCR1 = SCR 2N4443 o BT151 (8A / 10A, 400V)
SW1 = Quadro elettrico
3-core flex e plug
Stringicavo
Presa di corrente a 3 pin

È possibile che alcuni SCR abbiano una corrente di attivazione superiore al valore normale, che potrebbe inibire il funzionamento dell'unità. In questi casi è possibile aggiungere SCR in parallelo, insieme ai due resistori da 10k con un resistore aggiuntivo da 10k per garantire che sia disponibile una corrente sufficiente per l'attivazione del gate SCR.

Utilizzo di Triac Phase Control

Quasi tutti i regolatori di velocità di perforazione sono affetti da diversi aspetti negativi. Ad esempio, stabilità della velocità inadeguata, troppa vibrazione a velocità ridotte e grande dissipazione di potenza dal resistore in serie impiegato per rilevare la corrente del motore.

Il circuito spiegato in questo articolo non include nulla di questi svantaggi e inoltre è incredibilmente semplice. L'ingresso CA di rete viene rettificato da D1 e abbassato da R1.

La corrente assorbita da T1 potrebbe essere governata tramite P1, manipolando quindi anche la tensione continua che si presenta ai capi di C2, quindi alla base T2. T2 è collegato come un inseguitore di emettitore e la tensione che si sviluppa nel catodo di D3 è di circa 1,5 V inferiore alla tensione di base T2.

Supponendo che il motore stia commutando ma che il triac sia spento, il indietro e.m.f. creato attraverso il motore si svilupperà sul pin T1 del triac.

Finché questa tensione è superiore alla tensione del catodo D3, il triac rimarrà spento, tuttavia quando il motore decelera questa tensione diminuirà e il triac si attiverà.

Nel caso in cui il carico sul motore si alzi, provocando il rallentamento del motore del trapano, il dorso e.m.f. cadrà più velocemente e il triac si innescherà più rapidamente, facendo sì che il motore aumenti di velocità.

Poiché il triac può essere attivato solo su semicicli positivi della forma d'onda CA, il controller della velocità di perforazione non regolerà continuamente la velocità del motore da zero alla velocità di limitazione e per il funzionamento standard a piena velocità è incorporato S1, che attiva il trlac su tutto.

Tuttavia, il circuito mostra attributi di controllo della velocità molto buoni in tutta la gamma di velocità ridotta cruciale. L1 e C1 forniscono r.f. soppressione delle interferenze causate dal taglio della fase triac.

L1 potrebbe essere un over the counter prontamente disponibile r.f. induttanza soppressore di diversi microhenry.

La corrente nominale di L1 deve essere compresa tra due e quattro ampere, rispetto alla corrente nominale del motore di perforazione. Quasi tutti Triac 600V 6 A. funzionerà molto bene nel circuito.