L’ús del xip KR1182PM1. Arrencada suau del motor elèctric

Arrancadors suaus del motor

Recentment l’aplicació suau del motor elèctric s’ha aplicat cada vegada més sovint. Els camps d'aplicació són diversos i nombrosos. Es tracta de la indústria, el transport elèctric, els serveis públics i l’agricultura. L'ús d'aquests dispositius pot reduir significativament la càrrega inicial en el motor elèctric i els actuadors, i perllongar la seva vida útil.

Corrents d’introducció

Els corrents d’inici assoleixen valors 7 ... 10 vegades superiors als del mode operatiu. Això comporta una "baixada" de tensió a la xarxa de subministrament, que afecta negativament no només el treball d'altres consumidors, sinó també el motor en si. El temps de posada en marxa es retarda, cosa que pot provocar un sobreescalfament de les bobines i la destrucció gradual del seu aïllament. Això contribueix a la fallada prematura del motor.

Els arrencadors suaus poden reduir significativament la càrrega d’arrencada del motor elèctric i de la xarxa, que és especialment important a les zones rurals o quan el motor està alimentat per una central autònoma.

Sobrecàrregues de l’actuador

En el moment de posar en marxa el motor, el moment del seu eix és molt inestable i supera el valor nominal en més de cinc vegades. Per tant, les càrregues inicials dels actuadors també s’incrementen en comparació amb el treball en estat estacionari i poden arribar fins al 500 per cent. La inestabilitat del parell durant la posada en funcionament comporta càrregues de xoc a les dents de l’engranatge, tallar els dius, i de vegades fins i tot torçar els eixos.

Els arrencadors suaus del motor elèctric redueixen significativament les càrregues d’arrencada del mecanisme: es seleccionen les llacunes entre les dents de l’engranatge de manera suau, cosa que impedeix la seva avaria. Els impulsors de corretja també es tiren de forma suau els cinturons d’impulsió, cosa que redueix el desgast dels mecanismes.

A més d'un inici suau, el funcionament dels mecanismes té un efecte beneficiós sobre el mode de frenada suau. Si el motor condueix la bomba, un frenat suau evita el martell d’aigua quan la unitat està apagada.

Arrencadors tous industrials

Entrants suaus actualment produït per moltes empreses, per exemple Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Aquests dispositius tenen moltes funcions programables per l'usuari. Es tracta de temps d’acceleració, temps de frenada, protecció de sobrecàrregues i moltes altres funcions addicionals.

Amb tots els avantatges, els dispositius de la marca tenen un inconvenient: un preu bastant elevat. Tanmateix, podeu crear un dispositiu similar. El seu cost resultarà ser reduït.

Arranjament suau del xip KR1182PM1

Dins la primera part de l'article parlava xip especialitzat KR1182PM1que representa un regulador de potència de fase. Es van considerar els esquemes típics per a la seva inclusió, dispositius per al bon funcionament de les làmpades incandescents i simplement reguladors de potència en la càrrega. A partir d’aquest microcircuit, és possible crear un arrancador suau de motor trifàsic bastant simple. El diagrama del dispositiu es mostra a la figura 1.

Figura 1. Esquema de l’arrencador suau.

Es produeix un inici suau augmentant gradualment la tensió dels enrotllaments del motor de zero a nominal. Això s’aconsegueix augmentant l’angle d’obertura de les claus del tiristor en un temps anomenat hora d’inici.

Descripció del circuit

El disseny utilitza un motor elèctric trifàsic de 50 Hz, 380 V. Els enrotllaments del motor connectats per una "estrella" estan connectats als circuits de sortida indicats al diagrama com a L1, L2, L3. El punt mitjà de la "estrella" està connectat a la xarxa neutra (N).

Les claus de sortida es fan en tiristors connectats en sentit antihorari. El disseny utilitzat tiristors importats tipus 40TPS12. A un cost baix, tenen un corrent suficientment gran - fins a 35 A, i la seva tensió inversa és de 1200 V. A més d’elles, hi ha diversos elements més a les tecles. El seu propòsit és el següent: Els circuits d'amortització RC connectats en paral·lel als tiristors impedeixen la falsa commutació d'aquest últim (R8C11, R9C12, R10C13 al circuit) i la interferència de commutació amb una amplitud superior a 500 V s'absorbeix mitjançant varistors RU1 ... RU3.

Com a nodes de control de les tecles de sortida s’utilitzen xips DA1 ... DA3 tipus KR1182PM1. Aquests microcircuits es van considerar amb prou detall la primera part de l'article. Els condensadors C5 ... C10 dins del microcircuit formen una tensió dentada, que està sincronitzada per la xarxa. Els senyals de control del tiristor al microcircuit es formen comparant la tensió de serra amb la tensió entre els terminals del microcircuit 3 i 6.

Per alimentar el relé K1 ... K3, el dispositiu té una font d'alimentació, que consta només d'uns pocs elements. Es tracta d’un transformador T1, un pont rectificador VD1, un condensador de suavització C4. A la sortida del rectificador s’instal·la un estabilitzador DA4 integral del tipus 7812, que proporciona una tensió de 12 V a la sortida i protecció contra curtcircuits i sobrecàrregues a la sortida.

Descripció del funcionament dels motors d’arrencada suau

La tensió de corrent s'aplica al circuit quan es tanca l'interruptor Q1. Tot i això, el motor encara no ha arrencat. Això és degut a que els enrotllaments del relé K1 ... K3 encara estan desactivats i els seus contactes normalment tancats passen pels passadors 3 i 6 dels circuits DA1 ... DA3 a través de les resistències R1 ... R3. Aquesta circumstància no permet carregar els condensadors C1 ... C3, per tant, els polsos de control del microcircuit no produeixen.

Posa en marxa el dispositiu

Quan el commutador de commutació SA1 està tancat, la tensió de 12 V s'encén en el relé K1 ... K3. S'obren els contactes normalment tancats, cosa que permet carregar condensadors C1 ... C3 des de generadors de corrent intern. Junt amb un augment de la tensió a través d’aquests condensadors, també augmenta l’angle d’obertura dels tiristors. D’aquesta manera s’aconsegueix un augment fluix de la tensió a través dels bobinats del motor. Quan els condensadors estiguin completament carregats, l’angle d’encesa dels tiristors assolirà el valor màxim, i la freqüència de gir del motor elèctric arribarà al nominal.

Apagada del motor, frenada suau

Per apagar el motor, obriu el commutador SA1, fet que accionarà el relé K1 ... K3. Els seus contactes normalment tancats es tancaran, la qual cosa comportarà la descàrrega dels condensadors C1 ... C3 mitjançant resistències R1 ... R3. La descàrrega dels condensadors durarà uns segons, període durant el qual el motor s’aturarà.

Quan el motor està engegat, poden produir corrents importants al fil neutre. Això es deu al fet que, durant una acceleració suau, els corrents dels enrotllaments del motor no són sinusoïdals, però això no hauria de tenir especial por: el procés de posada en marxa és de curta durada. En estat estacionari, aquest corrent serà molt menor (no més del deu per cent del corrent de fase en mode nominal), cosa que només es deu a la propagació tecnològica dels paràmetres de bobinatge i al desequilibri de fase. Ja és impossible desfer-se d’aquests fenòmens.

Peces i construcció

Cal muntar el dispositiu les següents parts:

Un transformador amb una potència no superior a 15 W, amb una tensió de la bobina de sortida de 15 ... 17 V.

Es pot utilitzar com a relé K1 ... K3 qualsevol relé amb tensió de bobina de 12 V que tingui un contacte normalment tancat o de commutació, per exemple TRU-12VDC-SB-SL.

Condensadors C11 ... C13 del tipus K73-17 per a una tensió de funcionament d'almenys 600 V.

El dispositiu està fabricat en una placa de circuit imprès. El dispositiu muntat s’ha de situar en un estoig de plàstic de mides adequades, al panell frontal del qual hi ha un interruptor SA1 i els LED HL1 i HL2.

Connexió del motor

La connexió de l’interruptor Q1 i del motor es realitza mitjançant cables, la secció transversal dels quals correspon a la potència d’aquest últim.El fil neutre és el mateix que el fil de fase. Amb les indicacions de les parts indicades al diagrama, és possible connectar motors amb potència de fins a quatre quilowatts.

Si teniu la intenció d’utilitzar un motor amb una potència no superior a un quilowatt i mig i la freqüència d’arrencada no superarà els 10 ... 15 per hora, aleshores la potència dissipada a les claus del tiristor és insignificant, per tant, es poden ometre els radiadors.

Si se suposa que utilitza un motor més potent o els arrancaments seran més freqüents, caldrà instal·lar tiristors en radiadors fabricats en una banda d'alumini. Si se suposa que el radiador s'utilitza comú, els tiristors haurien d'aïllar-se d'ells amb juntes de mica. Per millorar les condicions de refrigeració, podeu utilitzar la pasta de transferència de calor KPT-8.

Comproveu i configureu el dispositiu

Abans d’encendre, primer, comproveu que la instal·lació compleix el diagrama del circuit. Aquesta és una regla bàsica i és impossible desviar-se’n. Al cap i a la fi, l’abandonament d’aquesta prova pot provocar un munt de peces carbonitzades i descoratjar durant molt de temps el desig de fer “experiments amb l’electricitat”. S'han d'eliminar els errors trobats, perquè tot i així aquest circuit està alimentat per la xarxa, i els acudits són dolents. I fins i tot després d’aquesta prova, és massa aviat per connectar el motor.

Primer, en lloc del motor, connecteu tres làmpades incandescents idèntiques amb una potència de 60 ... 100 watts. Durant les proves s’ha de procurar que les làmpades s’encenguin uniformement.

La no uniformitat del temps es deu a la variació de les capacitats dels condensadors C1 ... C3, que tenen una tolerància important en la capacitança. Per tant, és millor seleccionar-los immediatament amb el dispositiu abans de la instal·lació, almenys amb una precisió de fins a un deu per cent.

El temps d’apagat també es deu a la resistència de les resistències R1 ... R3. Amb la seva ajuda, podeu alinear el temps de descans. Aquests ajustaments haurien de fer-se si la difusió en el temps d’encesa / apagada en diferents fases supera el 30 per cent.

El motor només es pot connectar després que les comprovacions anteriors hagin passat normalment, per no dir ni perfectament.

Què més es pot afegir al disseny

Ja s'ha dit anteriorment que actualment aquests dispositius són produïts per diferents empreses. Per descomptat, és impossible repetir totes les funcions dels dispositius de la marca en un gran descens, però, tot i així, probablement serà possible copiar-les.

Es tracta de l’anomenat contactor de bypass. El seu propòsit és el següent: després que el motor hagi assolit la velocitat nominal, el contactor simplement posa en marxa les claus del tiristor amb els seus contactes. El corrent flueix a través d'ells, passant per sobre els tiristors. Aquest disseny s’anomena sovint bypass (de l’anglès bypass - bypass). Per a aquesta millora, caldrà afegir elements addicionals a la unitat de control.

Boris Aladyshkin