Het gebruik van de chip KR1182PM1. Zachte start van de elektromotor

Motor zachte starters

Een zachte start van de elektromotor is de laatste tijd steeds vaker toegepast. De toepassingsgebieden zijn divers en talrijk. Dit zijn industrie, elektrisch vervoer, nutsbedrijven en landbouw. Het gebruik van dergelijke apparaten kan de startbelasting op de elektromotor en actuatoren aanzienlijk verminderen, waardoor hun levensduur wordt verlengd.

Inschakelstromen

Startstromen bereiken waarden 7 ... 10 keer hoger dan in de bedrijfsmodus. Dit leidt tot een "verzakking" van spanning in het voedingsnetwerk, die niet alleen het werk van andere consumenten, maar ook de motor zelf negatief beïnvloedt. De opstarttijd is vertraagd, wat kan leiden tot oververhitting van de wikkelingen en de geleidelijke vernietiging van hun isolatie. Dit draagt ​​bij aan voortijdig falen van de motor.

Zachte starters kunnen de startbelasting op de elektromotor en het stroomnet aanzienlijk verminderen, wat vooral belangrijk is in landelijke gebieden of wanneer de motor wordt aangedreven door een autonome krachtcentrale.

Actuator overbelast

Bij het starten van de motor is het moment op zijn as zeer onstabiel en overschrijdt het de nominale waarde met meer dan vijf keer. Daarom worden de startbelastingen van de actuatoren ook verhoogd in vergelijking met het werk in de stabiele toestand en kunnen ze tot 500 procent bereiken. De instabiliteit van het koppel tijdens het opstarten leidt tot schokbelastingen op de tandwieltanden, snijpennen en soms zelfs het draaien van de assen.

De zachte starters van de elektromotor verminderen de startbelastingen op het mechanisme aanzienlijk: openingen tussen de tandwieltanden worden soepel gekozen, waardoor ze niet kunnen worden afgebroken. In riemaandrijvingen worden ook aandrijfriemen soepel getrokken, wat slijtage aan de mechanismen vermindert.

Naast een zachte start heeft de werking van mechanismen een gunstig effect op de soepele remmodus. Als de motor de pomp aandrijft, voorkomt soepel remmen waterslag wanneer de unit wordt uitgeschakeld.

Industriële softstarters

Zachte voorgerechten momenteel geproduceerd door veel bedrijven, bijvoorbeeld Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Dergelijke apparaten hebben veel door de gebruiker programmeerbare functies. Dit zijn acceleratietijd, remtijd, overbelastingsbeveiliging en vele andere extra functies.

Met alle voordelen hebben merkapparaten één nadeel: een redelijk hoge prijs. U kunt echter zelf een vergelijkbaar apparaat maken. De kosten zullen klein zijn.

Softstarter op de KR1182PM1-chip

de het eerste deel van het artikel over gepraat gespecialiseerde chip KR1182PM1dat een fasevermogenregelaar vertegenwoordigt. Typische schema's voor de opname ervan, apparaten voor het soepel starten van gloeilampen en eenvoudig stroomregelaars in de belasting werden overwogen. Op basis van deze microschakeling is het mogelijk om een ​​vrij eenvoudige driefasige motor softstarter te maken. Het apparaatdiagram wordt getoond in figuur 1.

Figuur 1. Schema van de softstarter.

Een zachte start wordt uitgevoerd door de spanning op de motorwikkelingen geleidelijk te verhogen van nul naar nominaal. Dit wordt bereikt door de openingshoek van de thyristorsleutels te vergroten in een tijd die de starttijd wordt genoemd.

Circuitbeschrijving

Het ontwerp maakt gebruik van een driefasige elektromotor van 50 Hz, 380 V. De motorwikkelingen verbonden door een "ster" zijn verbonden met de uitgangscircuits die in het diagram worden aangeduid als L1, L2, L3. Het middelpunt van de "ster" is verbonden met het netwerk neutraal (N).

De uitgangstoetsen worden gemaakt op thyristors die linksom zijn aangesloten. Het ontwerp gebruikte geïmporteerde thyristors type 40TPS12. Tegen lage kosten hebben ze een voldoende grote stroom - tot 35 A en hun omgekeerde spanning is 1200 V. Naast deze zijn er nog enkele elementen in de toetsen. Hun doel is als volgt: RC-dempingscircuits die parallel zijn aangesloten op de thyristoren voorkomen het onjuist schakelen van deze laatste (R8C11, R9C12, R10C13 op het circuit), en schakelinterferentie met een amplitude van meer dan 500 V wordt geabsorbeerd met varistoren RU1 ... RU3.

Als besturingsknooppunten voor de uitgangstoetsen worden chips DA1 ... DA3 type KR1182PM1 gebruikt. Deze microschakelingen werden in voldoende detail beschouwd in het eerste deel van het artikel. Condensatoren C5 ... C10 in de microschakeling vormen een zaagtandspanning, die wordt gesynchroniseerd door het netwerk. De thyristorbesturingssignalen in de microschakeling worden gevormd door de zaagtandspanning te vergelijken met de spanning tussen de aansluitingen van de microschakeling 3 en 6.

Om het relais K1 ... K3 van stroom te voorzien, heeft het apparaat een voeding, die uit slechts enkele elementen bestaat. Dit is een transformator T1, een gelijkrichterbrug VD1, een afvlakcondensator C4. Aan de uitgang van de gelijkrichter is een integrale stabilisator DA4 van het type 7812 geïnstalleerd, die een spanning van 12 V aan de uitgang biedt en bescherming tegen kortsluiting en overbelasting aan de uitgang.

Beschrijving van de werking van de softstartmotoren

Netspanning wordt op het circuit aangelegd wanneer de stroomonderbreker Q1 sluit. De motor is echter nog niet gestart. Dit komt omdat de relaisswikkelingen K1 ... K3 nog steeds spanningsloos zijn en hun normaal gesloten contacten de pennen 3 en 6 van de DA1 ... DA3-circuits omzeilen door de weerstanden R1 ... R3. Door deze omstandigheid kunnen condensatoren C1 ... C3 niet worden opgeladen, daarom produceren de stuurpulsen van de microschakeling geen.

Start het apparaat op

Wanneer de tuimelschakelaar SA1 gesloten is, schakelt de spanning van 12 V het relais K1 ... K3 in. Hun normaal gesloten contacten openen, waardoor het mogelijk is om condensatoren C1 ... C3 op te laden van interne stroomgeneratoren. Samen met een toename van de spanning over deze condensatoren, neemt ook de openingshoek van de thyristors toe. Hierdoor wordt een soepele toename van de spanning over de motorwikkelingen bereikt. Wanneer de condensatoren volledig zijn opgeladen, bereikt de inschakelhoek van de thyristors de maximale waarde en bereikt de rotatiefrequentie van de elektromotor de nominale waarde.

Motorstop, soepel remmen

Om de motor uit te zetten, opent u de SA1-schakelaar, waardoor het relais K1 ... K3 wordt geactiveerd. Hun normaal gesloten contacten zullen sluiten, wat zal leiden tot de ontlading van condensatoren C1 ... C3 via weerstanden R1 ... R3. Het ontladen van condensatoren duurt enkele seconden, gedurende welke tijd de motor stopt.

Wanneer de motor wordt gestart, kunnen er aanzienlijke stromen in de neutrale draad stromen. Dit komt omdat tijdens een soepele versnelling de stromen in de motorwikkelingen niet sinusvormig zijn, maar u moet hier niet bijzonder bang voor zijn: het opstartproces is van vrij korte duur. In de stabiele toestand zal deze stroom veel minder zijn (niet meer dan tien procent van de fasestroom in de nominale modus), wat alleen te wijten is aan de technologische verspreiding van de wikkelingsparameters en de fase-onbalans. Het is al onmogelijk om van deze fenomenen af ​​te komen.

Onderdelen en constructie

De volgende onderdelen zijn nodig om het apparaat te monteren:

Een transformator met een vermogen van niet meer dan 15 W, met een uitgangswikkelspanning van 15 ... 17 V.

Elk relais met een spanning van 12 V spoel met een normaal gesloten of schakelcontact, bijvoorbeeld TRU-12VDC-SB-SL, kan worden gebruikt als relais K1 ... K3.

Condensatoren C11 ... C13 van het type K73-17 voor een bedrijfsspanning van minimaal 600 V.

Het apparaat is gemaakt op een printplaat. Het geassembleerde apparaat moet in een plastic behuizing van geschikte grootte worden geplaatst, op het voorpaneel waarvan er een schakelaar SA1 en LED's HL1 en HL2 zijn.

Motor aansluiting

De verbinding van de schakelaar Q1 en de motor wordt uitgevoerd door draden, waarvan de doorsnede overeenkomt met het vermogen van deze laatste.De neutrale draad is dezelfde draad als de fasedraad. Met de nominale waarden van de in het diagram aangegeven onderdelen is het mogelijk om motoren met een vermogen tot vier kilowatt aan te sluiten.

Als u van plan bent om een ​​motor te gebruiken met een vermogen van niet meer dan anderhalve kilowatt en de startfrequentie zal niet hoger zijn dan 10 ... 15 per uur, dan is het gedissipeerde vermogen op de thyristorsleutels onbeduidend, dus u kunt geen radiatoren plaatsen.

Als het verondersteld wordt een krachtigere motor te gebruiken of vaker zal starten, is de installatie van thyristors op radiatoren gemaakt van een aluminiumstrip vereist. Als de radiator normaal wordt gebruikt, moeten de thyristors ervan worden geïsoleerd met behulp van micapakkingen. Om de koelomstandigheden te verbeteren, kunt u de warmteoverdrachtspasta KPT - 8 gebruiken.

Controleer en stel het apparaat in

Controleer voor het inschakelen eerst of de installatie voldoet aan het schakelschema. Dit is een basisregel en er kan niet van worden afgeweken. Het verwaarlozen van deze test kan immers leiden tot een hoop verkoolde onderdelen en lange tijd ontmoedigen om 'experimenten met elektriciteit' te doen. De gevonden fouten moeten worden geëlimineerd, omdat dit circuit niettemin door het netwerk wordt aangedreven en de grappen er slecht mee zijn. En zelfs na deze test is het nog te vroeg om de motor aan te sluiten.

Sluit eerst in plaats van de motor drie identieke gloeilampen aan met een vermogen van 60 ... 100 watt. Tijdens het testen moet ervoor worden gezorgd dat de lampen gelijkmatig "oplichten".

De oneffenheid van de aan-tijd is te wijten aan de variatie in capaciteiten van condensatoren C1 ... C3, die een aanzienlijke tolerantie in capaciteit hebben. Daarom is het beter om ze onmiddellijk te selecteren met behulp van het apparaat vóór de installatie, althans met een nauwkeurigheid van maximaal tien procent.

De uitschakeltijd is ook te wijten aan de weerstand van de weerstanden R1 ... R3. Met hun hulp kunt u de vrije tijd afstemmen. Deze instellingen moeten worden gemaakt als de spreiding in de aan / uit-tijd in verschillende fasen groter is dan 30 procent.

De motor kan alleen worden aangesloten nadat de bovenstaande controles normaal zijn verlopen, om niet te zeggen zelfs perfect.

Wat kan er nog meer aan het ontwerp worden toegevoegd?

Hierboven is al gezegd dat dergelijke apparaten momenteel door verschillende bedrijven worden geproduceerd. Het is natuurlijk onmogelijk om alle functies van merkapparaten in een dergelijke zelfgemaakte te herhalen, maar men kan nog steeds worden gekopieerd.

Het gaat om de zogenaamde bypass-schakelaar. Het doel is als volgt: nadat de motor het nominale toerental heeft bereikt, overbrugt de contactor eenvoudig de thyristorsleutels met zijn contacten. Er stroomt stroom doorheen, voorbij de thyristoren. Dit ontwerp wordt vaak bypass genoemd (uit het Engels bypass - bypass). Voor een dergelijke verbetering zullen extra elementen aan de besturingseenheid moeten worden toegevoegd.

Boris Aladyshkin