Circuito controlador de velocidade ajustável da máquina de perfuração

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O circuito controlador de velocidade variável da furadeira proposto mantém uma velocidade constante (ajustável) sobre o motor da furadeira, independentemente da carga.

Uma das ferramentas elétricas mais utilizadas é a furadeira. Apesar de suas inúmeras vantagens, a furadeira tem um grande revés - alta velocidade constante para muitas aplicações.



Mesmo quando há configurações de velocidade dupla, o limite inferior cobre cerca de 300-750 rpm, o que ainda é muito rápido para trabalhos sutis como perfuração de alvenaria ou utilização de alças em chapas de metal.

Nossa versão do controlador de velocidade na furadeira permite variação de velocidades de 0 a 75% da velocidade total. Além disso, ele também permite a operação em velocidade normal sem separar o controlador da broca.



Mesmo quando há mudanças na carga, o controlador é equipado com compensação embutida para preservar as velocidades consideravelmente uniformes.

Como funciona

A característica típica de um motor elétrico é que ele produz uma tensão reversa que se opõe à alimentação durante o funcionamento.

Essa condição é chamada de EMF traseiro. A tensão oposta é proporcional à velocidade do motor elétrico. O controlador de velocidade de perfuração SCR utilizou esse efeito para fornecer uma quantidade definitiva de compensação de velocidade versus carga.

Este controlador implanta um Retificador Controlado por Silício (SCR) para enviar energia de meia onda ao motor de perfuração. Os fundamentos da condutividade de um SCR são:

  1. O ânodo (terminal A) tem uma carga positiva em relação ao cátodo (terminal K).
  2. Quando a porta (terminal G) desenvolve pelo menos 0,6 V positivo em relação ao cátodo.
  3. Cerca de 10 mA de corrente está fluindo para o terminal do portão.

A hora em que SCR liga em cada meio ciclo positivo pode ser regulado com eficiência controlando o nível da forma de onda de tensão para o portão. Em conclusão, podemos controlar perfeitamente a quantidade de energia fornecida à furadeira.

Os resistores R1 e R2 e o potenciômetro RV1 tornam-se um divisor de tensão que fornece uma tensão de meia onda de valor ajustável para a porta do SCR. Se o motor estiver parado, o cátodo do SCR estará em 0 V e ligará quase completamente. Conforme a velocidade da broca aumenta, uma tensão se forma na broca.

Este potencial adicional reduz as tensões porta-cátodo eficazes. Assim, quando o motor acelera, a potência fornecida diminui até que o motor fique estável em uma velocidade regulada pela configuração de RV1.

Digamos que uma carga seja colocada na broca. Isso tende a desacelerar a broca e simultaneamente faz com que a tensão na broca caia. Então, mais força de vontade é fornecida ao motor por causa do tempo de disparo avançado automaticamente do SCR.

Portanto, a velocidade de perfuração é mantida uma vez definida, independentemente da carga. O diodo D2 funciona para reduzir pela metade a potência dissipada em R1, R2 e RV1 por meio da restrição da corrente através deles apenas a semiciclos positivos.

O diodo D1 protege a porta SCR da tensão reversa extrema.

SW1 facilmente provoca um curto-circuito no SCR na posição de velocidade máxima. Como resultado, o RV1 não funciona e toda a alimentação da rede é aplicada à furadeira.

Construção

Mais importante ainda, é crucial saber que o circuito do controlador de velocidade da perfuração está diretamente conectado à rede elétrica sem um transformador de isolamento.

Portanto, medidas de precaução devem ser tomadas durante a montagem para que não ocorram lesões graves ou fatais.

O uso de uma tira de etiquetas ou PCB não é necessário porque apenas alguns componentes eletrônicos são utilizados. Apenas duas juntas “mid-air” são necessárias e devem ser isoladas com segurança para evitar qualquer chance de curto-circuito.

Um tipo de SCR de montagem com pino é usado para este projeto. Este componente é colocado usando o terminal de solda que vem com ele e soldado no terminal central do switch.

Não há dissipadores de calor necessários para cargas de até 3 A. Se você tem um SCR de embalagem plástica, pode fazer um orifício no terminal da chave e parafusar o SCR reto.

No entanto, é recomendado que uma peça de alumínio, com a dimensão de 25 mm x 15 mm, seja colocada entre o SCR e o terminal da chave para funcionar como dissipador de calor.

É fundamental lembrar de fazer conexões de aterramento para todos os componentes externos, pois a unidade está operando a 240 Vca. Para o caso, utilizamos um compartimento de plástico com tampa de metal.

Além disso, é usada uma braçadeira de cabo presa com um parafuso de metal na lateral da caixa de plástico.

Lembre-se de preparar a conexão de terra para este parafuso, a tampa e o terminal de terra do soquete de saída.

É essencial usar apenas fiação contínua, pois os cabos de aterramento vão de um ponto de aterramento para outro sem ligações intermediárias. Não há problema em soldar dois cabos de aterramento em um terminal de aterramento, mas nunca prenda dois fios sob um único parafuso.

A tampa de alumínio na caixa UB3 não é robusta para esta aplicação, especialmente quando o orifício para o soquete de saída é cortado.

Portanto, certifique-se de fabricar uma nova tampa de aço de calibre 18 ou material de alumínio de calibre 16.

Como precaução adicional de segurança, recomenda-se usar uma pequena quantidade de cola, laca ou mesmo esmalte nas ranhuras do parafuso que será preso dentro do aparelho. Isso garante um encaixe seguro.

Você pode notar em alguns SCRs que a corrente de disparo fornecida por R1 e R2 é inadequada. Para superar isso, basta adicionar um resistor extra de 10k em paralelo com cada resistor.

Como usar

Em primeiro lugar, conecte o circuito controlador de velocidade da furadeira à fonte de alimentação e a furadeira ao controlador.

Em seguida, selecione a velocidade desejada - velocidade total ou variável. Você pode notar que não há interruptor LIGADO ou DESLIGADO porque a função de alternância é fornecida pelo próprio interruptor da furadeira.

Em velocidade total, a furadeira funciona normalmente e o controle de velocidade no controlador tem efeito zero.

Se a velocidade variável for selecionada, o controle regulará a velocidade entre 0 e 75% da velocidade total. É possível que existam zonas mortas nas extremidades de baixa velocidade e alta velocidade do controle.

Isso é muito normal e acontece por causa das propriedades de perfuração e tolerâncias dos componentes dentro do controlador.

Em velocidades extremamente baixas, você pode notar que a broca sacode sem carga. Mas no momento em que uma carga é introduzida, o solavanco é reduzido e eventualmente desaparece.

Contanto que a broca seja utilizada abaixo da velocidade total, o efeito de resfriamento do motor será reduzido significativamente.

Isso acontece porque o ventilador de resfriamento está conectado ao eixo da armadura e também gira mais devagar. Portanto, a furadeira ficará mais quente quando usada em baixas velocidades, por isso é importante não usar a furadeira nesse modo por um longo período.

LISTA DE PEÇAS
R1, R2 = Resistor 10k 1W 5%
RV1 = Potenciômetro 2,5k Lin
D1, D2 = Diodos 1N4004
SCR1 = SCR 2N4443 ou BT151 (8A / 10A, 400V)
SW1 = Caixa de Comutação
3 núcleos flex e plug
Braçadeira de cabo
Tomada elétrica de 3 pinos

Você pode descobrir que alguns SCRs têm corrente de disparo acima do valor normal, o que pode inibir a operação das unidades. Nesses casos, você pode adicionar SCRs em paralelo, junto com os dois resistores de 10k com resistor adicional de 10k para garantir que haja corrente suficiente disponível para o disparo da porta SCR.

Usando o Controle de Fase Triac

Quase todos os controladores de velocidade de perfuração são afetados por vários aspectos negativos. Por exemplo, estabilidade de velocidade inadequada, muita oscilação em velocidades reduzidas e grande dissipação de energia do resistor em série empregado para detectar a corrente do motor.

O circuito explicado neste artigo não inclui nenhuma dessas desvantagens e, além disso, é incrivelmente simples. A entrada CA da rede é retificada por D1 e reduzida por R1.

A corrente consumida por T1 poderia ser governada por P1, portanto manipulando também a tensão DC que se apresenta em C2, portanto na base T2. T2 é conectado como um seguidor de emissor e a voltagem que se desenvolve no cátodo de D3 é cerca de 1,5 V abaixo da voltagem de base T2.

Supondo que o motor esteja mudando, mas o triac esteja desligado, o voltar e.m.f. criado através do motor irá se desenvolver no pino T1 do triac.

Enquanto esta tensão for maior do que a tensão do cátodo D3, o triac permanecerá desligado, no entanto, conforme o motor desacelera, essa tensão cairá e o triac será ativado.

No caso de a carga do motor aumentar, fazendo com que o motor de perfuração diminua a velocidade, a parte traseira e.m.f. cairá mais rápido e o triac irá disparar mais rapidamente, fazendo com que o motor volte a aumentar a velocidade.

Como o triac pode ser ativado apenas em meio-ciclos positivos da forma de onda AC, o controlador de velocidade de perfuração não vai ajustar a velocidade do motor continuamente de zero à velocidade de estrangulamento, e para trabalho em velocidade total padrão S1 é incorporado, o que ativa o trlac inteiramente.

No entanto, o circuito mostra atributos de controle de velocidade muito bons em toda a faixa de velocidade reduzida crucial. L1 e C1 entregam r.f. supressão de interferência causada pelo corte da fase triac.

L1 pode ser um r.f. supressor de supressor de uma indutância de vários microhenries.

A classificação atual de L1 deve estar entre dois a quatro amperes, em relação à classificação atual do motor de perfuração. Quase qualquer 600V 6 A triac funcionará extremamente bem no circuito.




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