El uso del chip KR1182PM1. Arranque suave del motor eléctrico.

Arrancadores suaves de motor

El arranque suave del motor eléctrico se ha aplicado recientemente cada vez más a menudo. Los campos de su aplicación son diversos y numerosos. Esto es industria, transporte eléctrico, servicios públicos y agricultura. El uso de tales dispositivos puede reducir significativamente la carga de arranque en el motor eléctrico y los actuadores, extendiendo así su vida útil.

Corrientes de entrada

Las corrientes de arranque alcanzan valores 7 ... 10 veces más altos que en el modo de funcionamiento. Esto lleva a una "subsidencia" del voltaje en la red de suministro, que afecta negativamente no solo el trabajo de otros consumidores, sino también el motor en sí. El tiempo de arranque se retrasa, lo que puede provocar un sobrecalentamiento de los devanados y la destrucción gradual de su aislamiento. Esto contribuye a la falla prematura del motor.

Los arrancadores suaves pueden reducir significativamente la carga de arranque en el motor eléctrico y la red eléctrica, lo que es especialmente importante en las zonas rurales o cuando el motor funciona con una estación de energía autónoma.

Actuador sobrecarga

Al momento de arrancar el motor, el momento en su eje es muy inestable y excede el valor nominal en más de cinco veces. Por lo tanto, las cargas iniciales de los actuadores también se incrementan en comparación con el trabajo en estado estable y pueden alcanzar hasta un 500 por ciento. La inestabilidad del par durante la puesta en marcha provoca cargas de choque en los dientes del engranaje, tacos de corte y, a veces, incluso torsión de los ejes.

Los arrancadores suaves del motor eléctrico reducen significativamente las cargas de arranque en el mecanismo: los espacios entre los dientes del engranaje se seleccionan suavemente, lo que evita su descomposición. En las transmisiones por correa, las correas de transmisión también se tiran suavemente, lo que reduce el desgaste de los mecanismos.

Además de un arranque suave, el funcionamiento de los mecanismos tiene un efecto beneficioso en el modo de frenado suave. Si el motor acciona la bomba, el frenado suave evita el golpe de ariete cuando se apaga la unidad.

Arrancadores industriales

Entrantes suaves Actualmente producido por muchas empresas, por ejemplo, Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Dichos dispositivos tienen muchas características programables por el usuario. Estos son el tiempo de aceleración, el tiempo de frenado, la protección contra sobrecarga y muchas otras funciones adicionales.

Con todas las ventajas, los dispositivos de marca tienen un inconveniente: un precio bastante alto. Sin embargo, puede crear un dispositivo similar usted mismo. Su costo resultará ser pequeño.

Arrancador suave en el chip KR1182PM1

En la primera parte del articulo hablado de chip especializado KR1182PM1representando un regulador de potencia de fase. Se consideraron esquemas típicos para su inclusión, dispositivos para el arranque suave de lámparas incandescentes y simplemente reguladores de potencia en la carga. Basado en este microcircuito, es posible crear un arrancador suave trifásico de motor bastante simple. El diagrama del dispositivo se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Esquema del arrancador suave.

Un arranque suave se lleva a cabo aumentando gradualmente el voltaje en los devanados del motor de cero a nominal. Esto se logra aumentando el ángulo de apertura de las teclas de tiristores en un tiempo llamado tiempo de inicio.

Descripción del circuito

El diseño utiliza un motor eléctrico trifásico de 50 Hz, 380 V. Los devanados del motor conectados por una "estrella" están conectados a los circuitos de salida indicados en el diagrama como L1, L2, L3. El punto medio de la "estrella" está conectado a la red neutral (N).

Las teclas de salida están hechas en tiristores conectados en sentido antihorario. El diseño utiliza tiristores importados tipo 40TPS12. A un bajo costo, tienen una corriente suficientemente grande, hasta 35 A, y su voltaje inverso es de 1200 V. Además de ellos, hay varios elementos más en las teclas. Su propósito es el siguiente: los circuitos de amortiguación RC conectados en paralelo a los tiristores evitan la conmutación falsa de este último (R8C11, R9C12, R10C13 en el circuito), y la interferencia de conmutación con una amplitud superior a 500 V se absorbe utilizando los varistores RU1 ... RU3.

Como nodos de control para las teclas de salida se utilizan chips DA1 ... DA3 tipo KR1182PM1. Estos microcircuitos se consideraron con suficiente detalle en la primera parte del articulo. Los condensadores C5 ... C10 dentro del microcircuito forman un voltaje de diente de sierra, que está sincronizado por la red. Las señales de control de tiristores en el microcircuito se forman al comparar el voltaje del diente de sierra con el voltaje entre los terminales del microcircuito 3 y 6.

Para alimentar el relé K1 ... K3, el dispositivo tiene una fuente de alimentación, que consta de solo unos pocos elementos. Este es un transformador T1, un puente rectificador VD1, un condensador de suavizado C4. En la salida del rectificador, se instala un estabilizador integral DA4 del tipo 7812, que proporciona un voltaje de 12 V en la salida y protección contra cortocircuitos y sobrecargas en la salida.

Descripción del funcionamiento de los motores de arranque suave.

La tensión de red se aplica al circuito cuando se cierra el disyuntor Q1. Sin embargo, el motor aún no ha arrancado. Esto se debe a que los devanados de relé K1 ... K3 todavía están desenergizados, y sus contactos normalmente cerrados evitan los pines 3 y 6 de los circuitos DA1 ... DA3 a través de las resistencias R1 ... R3. Esta circunstancia no permite que se carguen los condensadores C1 ... C3, por lo tanto, los pulsos de control del microcircuito no se producen.

Poner en marcha el dispositivo

Cuando el interruptor de palanca SA1 está cerrado, el voltaje de 12 V enciende el relé K1 ... K3. Sus contactos normalmente cerrados se abren, lo que hace posible cargar condensadores C1 ... C3 desde generadores de corriente internos. Junto con un aumento en el voltaje a través de estos condensadores, el ángulo de apertura de los tiristores también aumenta. Esto logra un aumento suave en el voltaje a través de los devanados del motor. Cuando los condensadores están completamente cargados, el ángulo de encendido de los tiristores alcanzará el valor máximo y la frecuencia de rotación del motor eléctrico alcanzará el valor nominal.

Apagado del motor, frenado suave.

Para apagar el motor, abra el interruptor SA1, que activará el relé K1 ... K3. Sus contactos normalmente cerrados se cerrarán, lo que conducirá a la descarga de los condensadores C1 ... C3 a través de las resistencias R1 ... R3. La descarga de los condensadores durará unos segundos, tiempo durante el cual el motor se detendrá.

Cuando se arranca el motor, pueden fluir corrientes significativas en el cable neutro. Esto se debe a que durante una aceleración suave, las corrientes en los devanados del motor no son sinusoidales, pero no debe temerle especialmente: el proceso de arranque es bastante breve. En el estado estacionario, esta corriente será mucho menor (no más del diez por ciento de la corriente de fase en el modo nominal), lo que se debe solo a la propagación tecnológica de los parámetros del devanado y al desequilibrio de fase. Ya es imposible deshacerse de estos fenómenos.

Piezas y construcción

Se requieren las siguientes partes para ensamblar el dispositivo:

Un transformador con una potencia de no más de 15 W, con una tensión del devanado de salida de 15 ... 17 V.

Cualquier relé con un voltaje de bobina de 12 V que tenga un contacto normalmente cerrado o de conmutación, por ejemplo TRU-12VDC-SB-SL, se puede utilizar como un relé K1 ... K3.

Condensadores C11 ... C13 del tipo K73-17 para una tensión de funcionamiento de al menos 600 V.

El dispositivo está hecho en una placa de circuito impreso. El dispositivo ensamblado debe colocarse en una caja de plástico de tamaño adecuado, en el panel frontal del cual hay un interruptor SA1 y LED HL1 y HL2.

Conexión del motor

La conexión del interruptor Q1 y el motor se realiza mediante cables, cuya sección transversal corresponde a la potencia de este último.El cable neutro es el mismo cable que el cable de fase. Con las clasificaciones de las partes indicadas en el diagrama, es posible conectar motores con potencia de hasta cuatro kilovatios.

Si tiene la intención de utilizar un motor con una potencia de no más de un kilo y medio de kilovatios, y la frecuencia de arranque no excederá de 10 ... 15 por hora, entonces la potencia disipada en las teclas de tiristores es insignificante, por lo tanto, se pueden omitir los radiadores.

Si se supone que debe usar un motor más potente o si los arranques serán más frecuentes, se requerirá la instalación de tiristores en radiadores hechos de una tira de aluminio. Si se supone que el radiador se debe usar de manera común, entonces los tiristores deben aislarse con juntas de mica. Para mejorar las condiciones de enfriamiento, puede usar la pasta de transferencia de calor KPT - 8.

Verifique y configure el dispositivo

Antes de encender, antes que nada, verifique que la instalación cumpla con el diagrama del circuito. Esta es una regla básica, y es imposible desviarse de ella. Después de todo, descuidar esta prueba puede conducir a un montón de partes carbonizadas y, durante mucho tiempo, desalentar la realización de "experimentos con electricidad". Deben eliminarse los errores encontrados, porque, sin embargo, este circuito está alimentado por la red y las bromas son malas. E incluso después de esta prueba, es demasiado pronto para conectar el motor.

Primero, en lugar del motor, conecte tres lámparas incandescentes idénticas con una potencia de 60 ... 100 vatios. Durante las pruebas, debe asegurarse de que las lámparas se "enciendan" de manera uniforme.

La falta de uniformidad del tiempo de encendido se debe a la variación en las capacidades de los condensadores C1 ... C3, que tienen una tolerancia significativa en la capacidad. Por lo tanto, es mejor seleccionarlos inmediatamente usando el dispositivo antes de la instalación, al menos con una precisión de hasta el diez por ciento.

El tiempo de apagado también se debe a la resistencia de las resistencias R1 ... R3. Con su ayuda, puede alinear el tiempo libre. Estos ajustes deben realizarse si la extensión en el tiempo de encendido / apagado en diferentes fases supera el 30 por ciento.

El motor solo se puede conectar después de que las comprobaciones anteriores hayan pasado normalmente, por no decir perfectamente.

¿Qué más se puede agregar al diseño?

Ya se ha dicho anteriormente que tales dispositivos son producidos actualmente por diferentes compañías. Por supuesto, es imposible repetir todas las funciones de los dispositivos de marca en tal improviso, pero aún así, probablemente será posible copiar.

Se trata del llamado contactor de derivación. Su propósito es el siguiente: una vez que el motor ha alcanzado la velocidad nominal, el contactor simplemente conecta las teclas del tiristor con sus contactos. La corriente fluye a través de ellos, sin pasar por los tiristores. Este diseño a menudo se llama bypass (del inglés bypass - bypass). Para tal mejora, deberán agregarse elementos adicionales a la unidad de control.

Boris Aladyshkin