У домашньому господарстві прийшли в непридатність дві куплені в різний час газонокосарки фірми BOSCH - Rotak 32 і Rotak 34. Різниця між ними в ширині захоплення або довжині ножа - 320 і 340 мм. У другій газонокосарці фірмою застосований більш потужний електродвигун, ніж в першій. Але "захворіли" обидві газонокосарки однією хворобою: і там, і там через ненадійність пластмасового підстави підшипників ротора вийшов з ладу електродвигун. У першій розлетілося на шматки кріплення верхнього підшипника і ротор заклинило. У другій від нагрівання двигуна розплавилося підставу нижнього підшипника. Ротор осів, його обмотки протерли і сталося внутрішнє замикання. Після недовгих роздумів вирішено було двигуни замінити, тим більше, як виявилося, було на що.
На полицях в гаражі завалявся трифазний асинхронний електродвигун відповідних розмірів c трьома виходами для приєднання до мережі 220 В. На табличці вдалося прочитати тільки частоту обертання його вала - 2870 об / хв.
Перше включення електродвигуна по конденсаторної схемою (рис. 1) з випадковим конденсатором на номінальну напругу 600 В дозволило виміряти струм в фазному дроті. Він вийшов рівним 1,15 А. По емпіричною формулою З = 4800I / U (де С - ємність конденсатора в мікрофарадах;
I - струм в амперах; U - напруга в вольтах) проведено розрахунок ємності конденсатора для роботи двигуна в мережі змінної напруги 220 В:
С = 4800x1,15 / 220 = 25 мкФ.
Вставити електродвигун в корпус газонокосарки Rotak 32 не склало великих труднощів. Уламком пиляльного полотна в корпусі вирізані надлишки пластмасових напливів кріплення колишнього двигуна і з дотриманням співвісності заводської установки ножа і вала змонтований асинхронний двигун замість штатного з ремінною передачею. Встановлено дві додаткові шпильки кріплення нового двигуна. Монтаж на цьому закінчився.
Точно в центрі вала електродвигуна просвердлений отвір і нарізана внутрішнє різьблення під болт кріплення фірмового ножа - М8 глибиною 25 мм. Якщо використовується старий ніж, його бажано отбалансировать, зрізуючи "болгаркою" надлишки металу. Це допоможе зберегти підшипники ротора на довгий час роботи.
При установці ножа треба врахувати, що він працює ще і як вентилятор для відкидання зрізаної трави, т. Е. Встановлюється на валу тільки певної стороною і повинен обертатися в потрібному напрямку. Напрямок обертання ножа можна змінити, помінявши місцями проводи електродвигуна, що йдуть до конденсатору C1 і фазного проводу мережі (в ньому встановлений вимикач SA1).
Новий двигун разом з конденсатором (імпортний фірми Last One) вдало помістилися в старому корпусі. Зовнішній вигляд газонокосарки не змінився, а надійність підвищилася багаторазово. У асинхронного двигуна м'який пуск, при повній зупинці, наприклад, на сучку, він не перегрівається. Перероблена газонокосарка стала працювати набагато тихіше і впевнено зрізає траву висотою до 20 см.
Для "реанімації" другий газонокосарки застосований універсальний колекторний двигун (УКД, рис. 2) від імпортної пральної машини, у якій грозою спалило всю електроніку управління. Універсальними такі двигуни називають тому, що вони можуть працювати як від змінного, так і від постійної напруги від 90 до 220 В.
Судячи з повідомлень на різних електротехнічних форумах, само-дельщіков лякає велика (від 6 до 10) число проводів, що виходять з такого двигуна на сполучну колодку. Спробуємо розібратися, для чого вони призначені. В першу чергу візуально визначаємо дроти тахогенератора. Нагадаю читачам, що тахогенератор - це електрична машина, яка перетворює кутову швидкість обертання валу двигуна в пропорційне їй електричну напругу. На виході тахогенератора воно лінійно залежить від частоти обертання валу. Тахогенератор змонтований на валу УКД з протилежного від шківа боку і має окремі висновки. Отже, два висновки ми визначили. У деяких моделях УКД замість тахогенератора застосований датчик Холла з трьома висновками.
Далі знаходимо два висновки від ротора. Це теж неважко зробити, так як вони з'єднані зі щітковими вузлами. Окремі висновки від статора і ротора двигуна до плати керування в пральних машинах необхідні для організації реверсу напрямку обертання за допомогою реле.
Залишається знайти висновки обмоток статора. Їх (висновків) може бути три, чотири або п'ять. Слід відразу переконатися (за допомогою омметра) у відсутності замикань обмотки статора на корпус. Двигун з таким дефектом без перемотування обмоток експлуатації не підлягає.
Непарне число висновків обмоток статора говорить про те, що є висновок від середини обмотки (іноді його використовують в системі управління двигуном для швидкого розгону при віджиманні білизни).
Якщо з статора виходить чотири дроти - це дві половини його обмотки. Їх треба відразу з'єднати послідовно, т. Е. Висновок початку однієї половини підключити до висновку кінця інший (вони добре помітні, тому ця операція труднощів не викличе). Ці висновки в деяких моделях пральних машин використовуються для підключення теплозахисту двигуна на платі управління.
Для перевірки працездатності УКД досить з'єднати висновки статора і ротора послідовно і підключити до мережі 220 В. Настійно рекомендую при першому підключенні до мережі надійно закріпити двигун в лещатах і напруга подавати через ТЕН (трубчастий електронагрівач) потужністю 1 кВт. У момент пуску крутний момент ротора двигуна, підключеного без системи управління
безпосередньо до мережі 220 В, настільки великий, що утримати його руками вдається з великими труднощами. ТЕН необхідний ще й для визначення наявності короткозамкнених витків (він в цьому випадку швидко нагрівається). Це теж треба враховувати при експериментах з УКД, щоб уникнути пожежі.
При такому спрощеному підключенні УКД миттєво розганяється до максимальної частоти обертання (до 15000 хв -1) і споживає максимум електроенергії. Двигун швидко нагрівається, інтенсивно вигорають щітки і може статися пробій ізоляції як статора, так і ротора. Висновок напрошується сам собою: так експлуатувати УКД в газонокосарці не можна, треба обмежити напруга живлення.
Експериментально було встановлено, що тахогенератор при максимальній частоті обертання валу УКД виробляє імпульсна напруга з амплітудою до 15 В. Цим фактом вирішено було скористатися для керування симистором, що обмежує напругу на обмотці статора двигуна. Був розроблений стабілізатор частоти обертання УКД (рис. 3). Працює він так. Імпульси тахогенератора випрямляються діодом VD1 і виділяються на навантаженні - подстроечном резисторі R1. Знімається з його движка частина цього імпульсного напруги через резистор R2 заряджає конденсатор С1. У початковому стані транзистор VT1 закритий і не впливає на роботу транзистора VT2, який відкритий базовим струмом, обумовленим опором резисторів R3 і R4. Через резистор r5 і відкритий транзистор VT2 стабілізовану мікросхемою DA1 напруга 5 В подається на випромінюючий діод оптрона U1. В результаті його тиристор включається і через висновки 1 і 4 замикає міст VD2 в ланцюзі управління силовим симистором VS1. Відкриваючись, симистор подає напруга живлення на навантаження - електродвигун M1 і його вал починають обертатися. У міру збільшення частоти обертання зростає частота імпульсів тахогенератора і, отже, напруга на конденсаторі С1. У якийсь момент воно підвищується настільки, що транзистор VT1 відкривається, закриваючи VT2, і напруга на випромінюючий діод оптрона перестає надходити. Тому тиристор оптрона закривається, і опір моста VD2 змінним струмом зростає настільки, що струму через керуючий електрод сімістора стає недостатньо для утримання його в відкритому стані. Симистор закривається і відключає УКД від мережі.
Тепер частота обертання двигуна падає, отже, і напруга на подстроечном резисторі R1 зменшується. Конденсатор С1 встигає розрядитися через резистор R2 і нижнє (за схемою) плече підлаштування резистора R1. Транзистор VT1 знову закривається, і процес відкривання сімісто-ра VS1 повторюється.
Від положення движка підлаштування резистора R1 залежить тривалість перебування транзистора VT1 в закритому стані і тривалість включення УКД в мережу 220 В, а значить, і частота його обертання. Оскільки зі збільшенням навантаження на валу частота імпульсів тахогенератора знижується, час перебування симистора у включеному стані збільшується і частота обертання повертається до колишнього значення.
Симистор VS1 працює на індуктивне навантаження великої потужності. Для його захисту введена так звана снабберная (від англійського слова "snubber" - демпфер, амортизатор) RC-ланцюг R7R8C2, яка обмежує швидкість наростання напруги на зачиненій сімісторов, зменшує сплески напруги, викликані перешкодами в мережі, і виключає повторні або помилкові спрацьовування сімістора ( резистори R7 і R8 включені паралельно для підвищення надійності ланцюга). Параметри цього ланцюга не критичні, проте бажано, щоб опір резисторів було менше комплексного опору навантаження, але досить, щоб обмежити струм розрядки конденсатора. Його ємність може бути в межах 0,01-0,22 мкФ, а номінальна напруга - не менше 450 В.
Силова ланцюг відділена від ланцюга управління УКД трансформатором T1 і тиристорним Оптрон U2. Трансформатор використаний малогабаритний від мережевого блоку живлення старого калькулятора. Ланцюг управління харчується через малопотужний випрямний міст VD3 і інтегральний стабілізатор напруги DA1, тому спрацьовування тиристора оптрона не залежить від перепадів напруги і пов'язане тільки зі ступенем зарядки / розрядки конденсатора С1. Конденсатори С3 і С4 згладжують пульсації випрямленої мостом VD3 напруги.
Симистор VS1 - імпортний BT137-600Е. Його максимальна напруга в закритому стані - 600 В, струм комутації - 8 А. Симистор працює в імпульсному режимі, тому не вимагає особливих заходів для охолодження. Він змонтований на платі за допомогою відрізка алюмінієвого П-образного профілю 25x25 мм завтовшки 2 мм, який служить і теплоотводом, і елементом кріплення симистора.
До решти деталей особливих вимог не висувають. Постійні резистори - МЛТ 0,25, підлаштування - СП4-1. Діодні мости VD2 і VD3 можна замінити зібраними з окремих випрямних діодів, наприклад 1N4007. Транзистори - будь-які кремнієві малопотужні структури n-p-n. На обох схемах вимикач SA1 - штатний вимикач газонокосарки.
Друкована плата стабілізатора не розроблялася. Всі його деталі, включаючи понижуючий трансформатор T1 і симистор з теплоотводом-кронштейном, розміщені на пластині з склотекстоліти розмірами 65x55 мм. З'єднання виконані висновками деталей і жорстким одножильним монтажним проводом. Змонтована плата поміщена в пластмасову коробку відповідних розмірів. Для природної вентиляції в її кришці, навпаки симистора, просвердлені два десятка отворів діаметром 2,5 мм.
Зібране з справних деталей і без помилок в монтажі пристрій налагодження не вимагає, проте можливо, що для надійного спрацювання сімістора треба буде підібрати резистор R6.
Після установки УКД в корпусі газонокосарки за способом, описаному вище для асинхронного двигуна, треба переконатися, що він надійно закріплений і при включенні не буде "стрибати" по корпусу. Особливу увагу необхідно приділити співвісності вала УКД і ножа газонокосарки.
Перш ніж почати користуватися стабілізатора частоти обертання УКД движок резистора R1 слід встановити у верхнє (за схемою) положення, потім підключити пристрій до мережі і поворотом движка встановити необхідну частоту обертання валу двигуна.
Визначити точно без спеціальних приладів інтервал регулювання частоти обертання валу складно. Але на око було видно, що в нижньому (за схемою) положенні движка резистора R1 частота обертання максимальна, а в крайньому верхньому падає до нуля, приймаючи пульсуючий характер.
Напрямок обертання ножа встановлюють зміною полярності підключення висновків обмотки статора.
УКД з вбудованим тахогенератором і запропонованим стабілізатором частоти обертання може знайти застосування не тільки в газонокосарці. Дуже зручно на цій основі створити настільний свердлильний верстат. Досить вал на місці посадки шківа розточити під конус затискного патрона і зробити станину з направляючими для вертикального переміщення УКД. Замість підлаштування резистора R1 в цьому випадку встановлюють галетний перемикач з набором резисторів, включених по схемі потенціометра. Підбором цих резисторів можна встановити будь-яку бажану частоту обертання свердла для кожного положення галетного перемикача.