Содержание
Батарейные шуруповерты очень удобны в использовании и получили широкое распространение, как у профессионалов, так и у домашних мастеров. Самой первой, как правило, приходит в негодность батарея. В настоящий момент все производители электроинструмента перешли на литиевые батареи и приобрести новую никель-кадмиевую батарею на старый шуруповерт становится все проблематичней, а цены на эти батареи гораздо выше, чем на литиевые.
Конечно, существует возможность покупки аккумуляторов на различных сервисах, торгующих китайскими товарами. Но нужно время, пока придет посылка с "банками" и опять же, это определенные затраты. Существует альтернатива покупке батареи/банок – подключить шуруповерт к сетевому блоку питания и забыть про быстрый разряд батареек. Мощный блок питания на Алиэкспресс. Появляется много неудобств из-за сетевого шнура, но всегда приходится чем-то жертвовать.
Какой ток потребляет шуруповерт
Прежде, чем подбирать подходящий блок питания, нужно понять, на какой потребляемый ток нужно рассчитывать. К сожалению, производители аккумуляторных шуруповертов не указывают ток, потребляемый двигателем. Емкость самого аккумулятора в ампер-часах, которая обязательно указанна на батарее, не позволяет понять какой ток потребляет шуруповерт в рабочем режиме. Максимум, что может указать производитель, это мощность в ваттах, но это бывает очень редко, обычно мощность указанна непосредственно в силе крутящего момента.
Если мощность в ваттах все-таки указанна, мы можем иметь представление о потребляемом токе и подобрать соответствующий блок питания с небольшим запасом по току/мощности. Для вычисления силы тока достаточно разделить мощность в ваттах на рабочее напряжение шуруповерта, в данном случае это 12 вольт. Итак, если производитель указал мощность например 200 ватт – 200:12=16,6 А – такой ток потребляет шуруповерт в рабочем режиме.
Однако указанная мощность это большая редкость и нет универсальной цифры, характеризующей все 12-ти вольтовые шуруповерты. Нужно понимать, что при полном торможении вала двигателя, токи могут значительно превышать номинальные и вычислить эту величину очень не просто. В то же время, анализ различных форумов и собственного опыта показали – для работы шуруповерта зачастую достаточно тока в 10 А, этого достаточно для выполнения многих функций закручивания и сверления. При этом известно, что броски тока при полном торможении вала могут превышать 30 А.
Ну и какой же вывод можно сделать из всего этого? Для шуруповерта подойдет блок питания 12 В дающий 10 А тока, если имеется возможность использовать блок 20-30 А, это даже лучше. Это среднестатистические цифры, применимые к большинству шуруповертов.
Блок питания
Мы не будем рассматривать покупку каких-либо блоков или трансформаторов, если уж и покупать, то новую батарею! Мы рассмотрим возможность использовать то, что есть под рукой. Скажу сразу – зарядное устройство от того же шуруповерта подойдет лишь для сверления переспелых бананов, мощность его слишком низкая.
В идеале подойдет понижающий, мощный трансформатор 12 В, например от компьютерного бесперебойника. Мощность такого трансформатора обычно 350-500 ватт. Но у меня не было в наличии такого трансформатора, зато было много компьютерных блоков питания. Уверен, что если у кого-то имеется различный электронный хлам, компьютерные АТХ в нем обязательно завалялись.
Компьютерный АТХ-блок вполне подходит для шуруповерта, нагрузочная способность по шине +12 вольт позволяет снять токи 10-20 ампер. Хочется развеять небольшой миф – запихать блок в корпус батареи шуруповерта не получится, уж слишком большая плата у АТХ. Придется делать блоку отдельный корпус или оставить его в родном, металлическом корпусе. Недостаток родного корпуса – чувствительность к пыли, а ведь даже самый маленький ремонт – это много пыли.
Пробные тесты
Прежде, чем приниматься за сооружение рабочей конструкции, следует протестировать все на "коленках", убедиться в стабильности работы шуруповерта под нагрузкой и отсутствии сильных перегревов в блоке питания.
Берем компьютерный блок питания и проверяем его: включаем в сеть, в выходном пучке проводов находим зеленый (говорят он может быть другого цвета, но мне всегда попадались зеленые) и замыкаем его перемычкой на любой из черных (все черные провода на выходе – общий вывод, в нашем случае он минус). Блок должен включиться, между черными и желтыми проводами появится напряжение 12 вольт. Проверить это можно мультиметром или подключив к названным выводам любой компьютерный кулер.
Если все в порядке и блок выдает около 12 вольт на желтом(+) и черном(-) выводах, продолжаем. Если же напряжение на выходе отсутствует – ищем другой блок или ремонтируем этот, эта отдельная тема будет описана отдельно.
Отрезаем штекер от выхода блока и берем по 3-4 желтых и черных проводов, идущих из блока и соединяем их параллельно. Отрезая штекер, не забудьте о зеленом пусковом проводнике, он должен быть замкнут на черный. Мы получили источник 12 В с приличной нагрузочной способностью по току в 10-20 А, токи зависят от модели и мощности блока.
Теперь нужно подцепить наши 12 В к клеммам шуруповерта без батареи, полярность подключения смотрим по батарее. Ну и проверяем шуруповерт – на холостом ходу, потом притормаживая рукой. На этом этапе я столкнулся с проблемой: при полном нажатии кнопки шуруповерт работает, при медленном, плавном нажатии кнопки шуруповерта блок питания уходит в защиту. Для сброса защиты необходимо отключать блок от сети и включать заново. Совсем не пойдет, нужно как-то исправлять такую нестабильность.
На мой взгляд, такое явление может возникать из-за того, что блоком питания и кнопкой шуруповерта управляют ШИМ-контроллеры, из-за помех по проводам питания, контроллеры как-то мешают друг другу. Пробуем решить эту проблему использованием импровизированного LC-фильтра.
Я собрал фильтр за 5 минут из того что было под рукой: 3 электролитических конденсатора по 1000 мкф на 16 вольт, неполярного конденсатора менее 1 мкф и намотал 20 витков медного провода диаметром 2 мм на ферритовое колечко от другого блока. Вот его схема:
А вот так он выглядит. Это чисто пробная версия, в дальнейшем эта конструкция перенесется в корпус батареи шуруповерта и будет выполнена аккуратнее.
Проверяем всю конструкцию: блок не уходит в защиту при любых положениях кнопки, великолепно! Теперь можно попробовать закрутить несколько саморезов – все пучечком. Чувствуется, что шуруповерт сможет закрутить и более крупные саморезы.
Ну чтож, теперь нужно убрать все сопли и кучи проводов, вытащить из корпуса батареи "сдохшие банки", заменив их на LC-фильтр и уже потестировать шуруповерт в более реальных условиях.
Сборка рабочей конструкции
Для удобства пользования и подключения, я вывел шнур от блока питания в корпус батареи. Шнур взял 3,5 метра длинной, какой был в наличии. Из батареи удалил все аккумуляторные элементы и вмонтировал LC-фильтр. Теперь, если у меня появится каким-то образом исправная батарея – ее всегда можно будет поставить на шуруповерт, а блок питания убрать про запас. Аккумуляторы из батареи не выбросил, есть идея где их применить, но это тема для другого обзора.
Так как шнур, соединяющий блок с шуруповертом, обладает определенным сопротивлением и индуктивностью, можно попробовать замкнуть перемычкой выводы катушки L1. Теоретически, это может повысить мощность на мизерное значение.
Со шнуром шуруповерт себя отлично чувствует, но если честно, мне он показался несколько слабоватым при торможении рукой. Но пробные закручивания саморезов развеяли мои сомнения: саморезы длинной 35 мм спокойно закручиваются в фанеру 20 мм. Это означает, что шуруповерт будет удовлетворять большинство потребностей в ремонте.
У блока я отрезал все выходные провода, оставив зеленый стартовый, его конец я припаял к общему проводнику платы, куда впаяны все черные. Лучше всего аккуратно выпаять все провода, но мой паяльник был слишком слабый для этого и пришлось обрезать. К общему контакту и +12 (куда впаяны желтые) припаял два коротких, жестких медных провода и соединил через клемник со шнуром к шурику.
На этом мы закончим данный обзор, желаемого мы добились – шуруповерт отлично работает от компьютерного блока питания. В дальнейшем планирую сделать для платы блока питания добротный фанерный корпус без щелей – тесты показали, радиаторы на плате совсем не греются и можно не беспокоиться о перегреве элементов в закрытом корпусе.
Немного дополнений
Для компенсации потерь в шнуре, соединяющем шуруповерт с блоком питания, полезно поднять напряжение на 2-3 вольта. Но это при условии, что вы знаете схемотехнику компьютерных АТХ и знаете что делать.
Если есть возможность использовать мощный трансформатор, то на его выходной, вторичной обмотке должно быть переменное напряжение 12 В. Если напряжение отличается, рекомендуется подкорректировать вторичную обмотку путем отматывания (если напряжение больше 12 В) или доматывания (если меньше 12 В) нескольких витков. Стоит заметить, что при выпрямлении и фильтрации переменного напряжения 12 В получается около 14.4 В без нагрузки. Так пусть вас это не смущает, это напряжение ЭДС и это закономерно, что оно выше номинального.
Дополнительно к трансформатору собирается выпрямитель, диоды должны спокойно держать 30 А. Конденсаторный фильтр целесообразнее расположить в корпусе батареи, как в варианте с АТХ.
В большинстве инструкций по эксплуатации шуруповерта такой показатель, как мощность, не указан. Однако для тех, кто выбирает инструмент, он является, пожалуй, самым главным. А не указывается он потому, что понятие является, можно сказать, сборным. Итак, что же определяет мощность шуруповерта? Это, прежде всего, мощность аккумулятора и крутящий момент. Для того чтобы оценить мощность шуруповерта в целом, нужно учитывать все эти показатели.
Рассмотрим составляющие мощности по отдельности:
– Напряжение аккумулятора. Оно определяет мощность двигателя и величину крутящего момента, а также продолжительность работы шуруповерта. Средняя мощность бытовых шуруповертов составляет 10.8-14.4 вольт (В). Однако есть модели с аккумуляторами до 36 вольт.
– Помимо вольтажа стоит оценивать и его емкость, которая определяет время работы и измеряется в амперчасах. Средняя величина емкости батареи шуруповерта составляет 1.2-1.5 Ач.
– Крутящий момент, то есть то вращающее усилие, которое развивает инструмент, определяет длину и диаметр шурупа, который способен закрутить шуруповерт. Чем он выше, тем больше мощность шуруповерта. Показатель крутящего момента различается в зависимости от материала, который подлежит сверлению. В техническом паспорте инструмента обычно указывается размер максимально возможного диаметра сверления различных материалов. Кроме того, различают жесткий крутящий момент (пусковая мощность) и рабочий, то есть постоянный. Жесткий момент всегда выше постоянного. Также следует отметить, что крутящий момент у современных шуруповертов – величина регулируемая, в технических паспортах, опять таки, указывается сколько установок имеет шуруповерт и максимально возможный крутящий момент. Составляет максимальный крутящий момент примерно от 10 до 60 ньютонметров (Нм). Нелишним будет отметить, что при прочих равных показателях, мощность шуруповерта значительно увеличивается, если он имеет функцию работы в импульсном режиме (рывками). Мощность увеличивается за счет того, что периодически срабатывает жесткий крутящий момент.
Не стоит стремиться приобрести наиболее мощный инструмент. При избыточной мощности вы будете ввинчивать шурупы слишком сильно, шляпка будет глубже поверхности, что портит внешний вид и затрудняет вывинчивание шурупов, если в этом возникнет необходимость.
Подведем итоги. Прежде чем выбрать, какая мощность шуруповерта подойдет именно вам, следует определиться, для каких целей инструмент будет использоваться. Для редкого использования в домашней мастерской подойдет простой маломощный инструмент, с напряжением 12В, емкостью 1.2Ач и максимальным крутящим моментов 10Нм. Таким инструментом можно работать при сборке мебели и вкручивать небольшие саморезы для крепления домашних предметов интерьера (гардины, картины и т.д.). Наибольшая мощность достигается с показателями 36 В, 3 Ач и 60 Нм. Такие шуруповерты считаются профессиональными, работа с ними требует определенных навыков, цена на них достаточно высока. В любом случае, перед покупкой шуруповерта следует внимательно изучить технический паспорт и сравнить все приведенные величины, чтобы представлять, какая конечная мощность доступна выбранному вами инструменту.
Тема питания аккумуляторного шуруповерта от сети 220 В частично уже рассматривалась на этом сайте. Было рассказано о том, как подобрать блок питания под конкретную модель аккумуляторного шуруповерта, показаны испытания по закручиванию шурупов. Не были представлены замеры тока, который потребляет шуруповерт в различных режимах работы. Об этом и пойдет речь далее.
Испытывать будем тот же шуруповерт:
Питаться он будет от того же блока питания:
Для начала измеряем ток холостого хода при медленной скорости:
Слева значения тока в Амперах, справа напряжение в Вольтах.
Затем ток холостого хода на быстрой скорости:
Теперь измеряем ток при максимальной нагрузке, когда срабатывает трещетка:
На фото установившееся значение, хотя кратковременные броски немного превышали 6А. Защита блока питания не срабатывала. Сказывалось сопротивление проводов которыми шуруповерт соединен с блоком питания (около 2м).
При повороте регулятора вращающего момента до максимума и максимальной нагрузке, когда трещетка уже не срабатывает, двигатель останавливается, ток достигает почти 10 А и отключается блок питания. Это недопустимый режим работы.
Но, остановленный двигатель для блока питания, это практически короткое замыкание. Как известно, ток короткого замыкания остановленного двигателя определяется чисто омическим сопротивлением обмотки и может достигать очень больших значений, пока не сработает защита блока питания. Если блок питания мощный и его защита срабатывает на токах 20-30 А, то сгорит провод обмотки двигателя. Как было указано в предыдущей статье максимальный ток двигателя этой модели шуруповерта 4 А, диаметр провода его обмотки около 0,5мм.
Ток 10 А это уже более чем в два раза выше допустимого, не говоря о токах 20-30 А.
Вывод тот же, нет смысла в блоках питания на 20-30 А для питания шуруповертов у которых двигатель рассчитан на максимальный ток 4А. Нельзя эксплуатировать шуруповерт нагружая его до остановки двигателя отключив трещетку.
Если двигатель у шуруповерта другой, большей мощности, на большие токи — то под него и нужно подбирать блок питания.
Материал статьи продублирован на видео:
