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Circuito Ajustável do Controlador de Velocidade da Máquina de Perfuração

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 elétrica. Apesar de suas inúmeras vantagens, a furadeira elétrica 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 perfurar alvenaria ou utilizar cortadores de mosca em chapas metálicas.

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

Mesmo quando há mudanças na carga, o controlador é equipado com compensação integrada 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 quando em funcionamento.

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

Este controlador implanta um retificador controlado por silício (SCR) para fornecer energia de meia onda ao motor de perfuração. Os fundamentos da condutividade de um SCR são:

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  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.

O tempo em que o SCR liga em cada meio ciclo positivo pode ser regulado de forma eficiente controlando o nível da forma de onda de tensão para a porta. 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. À medida que a velocidade da broca aumenta, uma tensão se forma na broca.

Este potencial adicional reduz as tensões efetivas de porta-catodo. Assim, quando o motor acelera, a potência fornecida diminui até que o motor se estabilize em uma velocidade regulada pela configuração de RV1.

Digamos que uma carga seja colocada na furadeira. Isso tenderá a desacelerar a furadeira e, simultaneamente, fará com que a tensão na furadeira caia. Então, mais energia será fornecida ao motor devido ao tempo de disparo automaticamente avançado 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 para semiciclos positivos.

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

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

Construção

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

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

O uso de uma etiqueta ou placa de circuito impresso não é necessário porque apenas alguns componentes eletrônicos são utilizados. São necessárias apenas duas juntas “mid-air” e estas devem ser isoladas de forma segura para evitar qualquer possibilidade de curto-circuito.

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

Não há dissipadores de calor necessários para cargas de até 3 A. Se você tiver um SCR de pacote de plástico, poderá fazer um furo no terminal do interruptor e aparafusar o SCR em linha reta.

No entanto, recomenda-se que uma peça de alumínio, com dimensão de 25 mm x 15 mm, seja colocada entre o SCR e o terminal do interruptor para funcionar como dissipador de calor.

É fundamental lembrar de fazer as ligações à terra para todos os componentes externos, pois a unidade está operando em 240 Vac. Para o caso, utilizamos um compartimento plástico com tampa metálica.

Além disso, é usado um grampo de cabo preso com um parafuso de metal na lateral da caixa de plástico.

Lembre-se de preparar a ligação à terra para este parafuso, a tampa e o terminal de terra da tomada de saída.

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

A tampa de alumínio na caixa UB3 não é robusta para esta aplicação, principalmente 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 medida de segurança adicional, recomenda-se o uso de uma pequena quantidade de cola, verniz ou mesmo esmalte nas ranhuras do parafuso que será fixado no interior da unidade. Isso garante um encaixe seguro.

Você pode notar em alguns SCRs, 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 do controlador de velocidade da furadeira à rede elétrica e a furadeira no controlador.

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

Na velocidade máxima, a broca 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 e alta velocidade do controle.

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

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

Desde que a furadeira seja utilizada em velocidade menor que a máxima, o efeito de resfriamento do motor será significativamente reduzido.

Isso acontece porque a ventoinha de resfriamento está presa no 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 neste 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
Flex e plugue de 3 núcleos
Braçadeira de cabo
tomada de 3 pinos

Você pode encontrar alguns SCRs com corrente de disparo acima do valor normal, o que pode inibir a operação das unidades. Nesses casos, você pode adicionar SCRs em paralelo, juntamente 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 instabilidade em velocidades reduzidas e grande dissipação de potência 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 de rede CA é retificada por D1 e reduzida por R1.

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

Supondo que o motor esteja comutando, mas que o triac esteja desligado, a fem traseira criada pelo motor se desenvolverá no pino T1 do triac.

Enquanto esta tensão for maior que a tensão do cátodo D3, o triac permanecerá desligado, porém conforme o motor desacelerar esta tensão cairá e o triac será ativado.

No caso de a carga no motor aumentar, fazendo com que o motor da furadeira diminua, a força eletromotriz cairá mais rapidamente e o triac será acionado mais rapidamente, fazendo com que o motor volte a aumentar a velocidade.

Como o triac pode ser ativado apenas em semiciclos positivos da forma de onda CA, o controlador de velocidade da broca não ajustará a velocidade do motor continuamente de zero a velocidade de estrangulamento e, para trabalho em velocidade máxima 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 crucial de velocidade reduzida. L1 e C1 fornecem supressão de interferência de RF causada pelo corte de fase triac.

L1 pode ser um estrangulador de supressor de rf disponível no balcão de uma indutância de vários microhenries.

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

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FONTE


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