Основные конструктивные элементы электроинструмента

Приобретая электрифицированного помощника в хозяйстве, можно не особенно интересоваться тем, что у него внутри, вполне достаточно знать место расположения кнопки «Пуск». Однако такой подход приведёт к тому, что вы, в конце концов, потребуете от инструмента выполнить невозможное и испытаете разочарование. Поэтому всегда полезно знать из каких элементов состоит дрель, электрорубанок, перфоратор или, например, шлифмашинка.

Основные конструктивные элементы электроинструмента

Любой электрифицированный инструмент состоит из следующих элементов:

• Привода – электромотора и силовой схемы, обеспечивающей его питанием.
• Редуктора, изменяющего положение оси вращения шпинделя, изменяющего частоту его вращения или тип движения.
• Приспособлений, удерживающих рабочий орган (оснастку) – пильные полотна, буры, свёрла и прочие.
• Схемы управления.
• Корпуса, в котором всё это размещается.

Электрический привод

Основным его элементом является электромотор. Они бывают следующих типов:

• Асинхронные переменного тока – трёхфазные или однофазные.
• Постоянного тока с щеточно-коллекторным узлом.
• Постоянного тока бесщеточные, так называемые вентильные.
• Универсальные коллекторные двигатели переменного тока.

Асинхронные электродвигатели

Называются так из-за того, что угловые скорости вращения магнитного поля ротора и статора у них разные – первый отстаёт от второго, угол рассогласования достигает 14⁰. Их достоинством является простота – обмотка есть только на статоре, и высокий КПД, достигающий 95%. Недостатком – большие пусковые токи и жёсткая нагрузочная характеристика: при возрастании сопротивления вращению шпинделя вместе с оборотами падает и вращающий момент. Кроме того, ими довольно сложно управлять: варьировать частоту вращения можно лишь изменением частоты питающего напряжения или увеличением количества статорных обмоток.

Все асинхронные двигатели лучше работают на максимальных скоростях, указанных в их техническом паспорте. Поэтому их применяют для привода циркулярных пил, заточных, токарных и других станков, а также вентиляторов. Причём при мощностях более 500 ватт лучше применять трёхфазные электродвигатели, поскольку фазный сдвиг в 120⁰ обеспечивает более устойчивое вращающееся магнитное поле. К однофазным асинхронникам подключать нагрузку стоит лишь после набора оборотов. А подключать их сети можно только стационарно, точно зная, где фаза и где ноль. При использовании штепсельного разъёма вы будете постоянно путаться с направлением вращения.

Электродвигатели постоянного тока

Являются синхронными электрическими машинами и работают на принципе отталкивания одноимённых полюсов и притягивания разноимённых. Для обеспечения этого эффекта используется щеточно-коллекторный узел, посредством которого производится изменение полярности тока, подаваемого на обмотки ротора. Их достоинством является лёгкий запуск и ещё больший КПД – не менее 98%. Они гораздо лучше сопротивляются нагрузкам на шпинделе, чем асинхронники. Ими легко управлять: уменьшая питающее напряжение можно плавно уменьшать частоту вращения. Недостатком – необходимостью применять малораспространённое постоянное напряжение, источником которого могут быть преобразователи (выпрямители) или аккумуляторы. А также сам коллекторно-щёточный узел, являющийся источником повышенного трения, из-за которого общий ресурс таких двигателей не превышает 300 часов, после чего щёткам требуется замена. Для сравнения: ресурс асинхронных двигателей 20 тыс. часов.

Решением проблемы коллекторно-щёточного узла стало применение электронной схемы управления положением полюсов тока ротора. Для этого на нем размещается магнитная метка, по которой определяется его положение, а полюса переключают полупроводниковые приборы – симисторы. Ресурс таких электродвигателей увеличен до 15 тыс. часов.

Электродвигатели постоянного тока мощностью до 500 Вт не имеют статорной обмотки, вместо неё устанавливается два или три постоянных магнита. В более мощных машинах статорная обмотка питается от того же источника, что и ротор. Она может быть подключена последовательно или параллельно его обмотке.

Коллекторные двигатели переменного тока

По конструкции являются аналогом двигателей постоянного тока со статорной обмоткой, включенной последовательно роторной. Их достоинством является высокий вращающий момент при пуске и мягкая нагрузочная характеристика. При возрастании сопротивления вращению шпинделя его обороты падают, а момент на нем растёт. Эти двигатели просто управляются – плавное изменение величины питающего напряжения приводит к изменению частоты вращения, а ещё их можно включать в сеть штепсельным разъёмом. Направление вращения от положения вилки не зависит. Поэтому их широко применяют в ручном электрифицированном инструменте – дрелях, перфораторах, рубанках и других.

Редукторы

Используются для передачи вращающего момента от хвостовика эл. двигателя шпинделю. А также изменения типа движения – от вращательного к поступательному, положения оси шпинделя, как в УШМ, или ступенчатого изменения частоты вращения – обычно в ручном электроинструменте бывает не более трех скоростей. Строятся на шестернях с прямым, косым, коническим или червячным зубом. В маломощном любительском инструменте они могут быть выполнены из пластика, в полупрофессиональном – из алюминиевого сплава. Профессиональный инструмент оснащается редукторами со стальными шестернями. Смазка обычно консистентная – литол, ЦИАТИМ, набиваемая в редуктор один раз на предприятии-изготовителе. В мощных перфораторах встречается и жидкостная. Ударный режим в редукторах дрелей осуществляется применением пары шестерён, которые при вращении совершают продольные колебания из-за проскакивания зубьев. Это скорее вибрация, чем полноценный удар. В перфораторах работает боёк, приводимый в действие поршнем и так называемым пьяным подшипником. В маломощных моделях удар поршня по бойку непосредственный, что снижает ресурс узла. При использовании патрона SDS-Max нередко применяется пневматический ударник.

Патроны, зажимы и фиксаторы

Рабочие насадки круглого сечения зажимаются в так называемые патроны. Они бывают нескольких видов:

• Зубчато-венцовые с кулачковым механизмом фиксации. Классика жанра, закрепить можно что угодно, если диаметры сверла или биты совпадают с максимальным раскрывом кулачков. Недостаток – необходимость иметь ключ.
• Быстрозажимные кулачковые. Фиксация в них происходит вращением муфты патрона. Недостаток – не вполне надёжная фиксация гладких хвостовиков.
• Быстрозажимные цанговые, применяются в инструменте малой мощности, для крепления инструмента с хвостовиком диаметром до 8 мм.
• С пазом, имеющим фиксированную форму и размер. Например, под шестигранник с фиксацией шариком. Или патроны SDS-Plus и SDS-Max, используемые для установки буров в перфораторы.

Все диски крепятся гайками с метрической резьбой левого захода, противоположного стороне вращения диска. Пильные полотна могут фиксироваться в подобии патронов для дрелей с пазом прямоугольной формы и фиксирующим шариком.

Управление приводом

В состав оборудования электроинструмента класса полупрофессионального и выше включаются электронные системы управления, которые осуществляют:

• Плавный пуск двигателя.
• Реверсирование.
• Изменение частоты вращения.

Плавный пуск особенно необходим асинхронным двигателям большой мощности, в первый момент включения которого происходит короткое замыкание в роторе, сопровождающееся перегрузкой сети. Кроме того, вращающий момент растёт рывком, из-за чего может быть повреждён редуктор. Для компенсации этого эффекта используются тиристорные схемы, так называемые софтстартеры, которые плавно увеличивают по заданной программе подаваемое напряжение. Скорость вращения шпинделя инструмента с асинхронным двигателем обычно регулируется ступенчато, с помощью редуктора. Сама машина вращается на номинальных паспортных оборотах. Реверсирование происходит изменением точки подключения одной из фаз.

Ручной электрифицированный инструмент строится на основе двигателей постоянного тока или универсальных коллекторных, питающихся от бытовой сети 220 вольт. Обычно он не бывает мощнее 2 кВт, поэтому плавный пуск в нём необходим лишь для более точного выполнения работ. Реализуется он в обоих случаях одинаково – изменением величины питающего напряжения. Однако в двигателях постоянного тока это можно сделать лишь с помощью потенциометра (реостата), а в универсальных коллекторных и тиристорной схемой управления, аналогичной софстартерам. Последняя применяется в том случае, если мощность привода более 1 кВт. Эта же система обеспечивает и плавное изменение частоты вращения шпинделя. Реверсирование производится коммутацией точек подключения питания к обмоткам ротора, это может быть сделано как механическим устройством, так и электронной схемой.

Управление бесщеточными двигателями проще, оно может быть осуществлено схемой, отвечающей за переключение полюсов. При этом величина питающего напряжения не меняется, поэтому вращающий момент больше, чем у коллекторно-щёточных двигателей.

Элемент управления частотой вращения обычно совмещён с кнопкой «Пуск». Чем сильнее вы на неё нажимаете, тем быстрее вращается шпиндель. Существуют конструкции, когда на кнопке есть потенциометр, задающий максимальную частоту вращения. Скорость может устанавливаться и дискретно, колесиком с нанесёнными на него цифрами. Все органы управления обычно размещены неподалёку друг от друга.

Зная устройство вашего инструмента, вы будете лучше представлять и его возможности. А это поможет вам достичь лучших результатов в работе.

Источник: https://servismakita.ru/remont/