Използването на чипа KR1182PM1. Мек старт на електродвигателя

Моторни меки стартери

Мекият старт на електродвигателя напоследък се прилага все по-често. Областите на приложението му са многообразни и многобройни. Това е индустрия, електрически транспорт, комунални услуги и селско стопанство. Използването на такива устройства може значително да намали началното натоварване на двигателя и задействащите механизми, като по този начин удължи експлоатационния им живот.

Нахлуващи токове

Стартовите токове достигат стойности 7 ... 10 пъти по-високи, отколкото в режим на работа. Това води до "затихване" на напрежението в захранващата мрежа, което се отразява негативно не само върху работата на други потребители, но и на самия двигател. Времето за стартиране се забавя, което може да доведе до прегряване на намотките и постепенно унищожаване на изолацията им. Това допринася за преждевременната повреда на двигателя.

Меките стартери могат значително да намалят стартовото натоварване на електромотора и електрическата мрежа, което е особено важно в селските райони или когато двигателят се захранва от автономна електроцентрала.

Претоварването на задвижването

В момента на стартиране на двигателя моментът на неговия вал е много нестабилен и надвишава номиналната стойност с повече от пет пъти. Следователно, стартовите натоварвания на задвижващите механизми също се увеличават в сравнение с работата в стационарно състояние и могат да достигнат до 500 процента. Нестабилността на въртящия момент по време на пускане води до ударни натоварвания върху зъбите на зъбните колела, режещи дюбели и понякога дори усукване на валовете.

Меките стартери на електродвигателя значително намаляват стартовите натоварвания на механизма: пролуките между зъбите на зъбните колела са гладко избрани, което предотвратява тяхното разрушаване. В задвижващите ремъци задвижващите ремъци също са плавно издърпани, което намалява износването на механизмите.

В допълнение към мекия старт, работата на механизмите има благоприятен ефект върху режима на плавно спиране. Ако двигателят задвижва помпата, след плавното спиране се избягва воден чук при изключен уред.

Индустриални меки стартери

Меки предястия в момента произвеждани от много компании, например Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Такива устройства имат много програмируеми от потребителя функции. Това са време за ускорение, време за спиране, защита от претоварване и много други допълнителни функции.

С всички предимства, маркови устройства имат един недостатък - доста висока цена. Можете обаче сами да създадете подобно устройство. Цената му ще се окаже малка.

Мек стартер на чипа KR1182PM1

Най- първата част на статията говори специализиран чип KR1182PM1представляващ фазов регулатор на мощността. Бяха разгледани типичните схеми за неговото включване, устройства за плавен старт на лампи с нажежаема жичка и просто регулатори на мощността в товара. Въз основа на тази микросхема е възможно да се създаде сравнително прост трифазен двигател с мек стартер. Диаграмата на устройството е показана на фигура 1.

Фигура 1. Схема на мекия стартер.

Мекият старт се осъществява чрез постепенно увеличаване на напрежението върху намотките на двигателя от нула до номинално. Това се постига чрез увеличаване на ъгъла на отваряне на клавишите на тиристора във време, наречено начален час.

Описание на веригата

Конструкцията използва трифазен електродвигател с мощност 50 Hz, 380 V. Намотките на двигателя, свързани чрез "звезда", са свързани към изходните вериги, посочени на диаграмата като L1, L2, L3. Средната точка на "звездата" е свързана към неутралната мрежа (N).

Изходните клавиши са направени на тиристори, свързани обратно на часовниковата стрелка. В дизайна са използвани внесени тиристори тип 40TPS12. При ниска цена те имат доста голям ток - до 35 А, а обратното им напрежение е 1200 V. В допълнение към тях има още няколко елемента в клавишите. Целта им е следната: RC вериги за амортизация, свързани паралелно с тиристорите, предотвратяват фалшивото превключване на последните (R8C11, R9C12, R10C13 на веригата), а превключването на смущения с амплитуда над 500 V се абсорбира с помощта на варистори RU1 ... RU3.

Като контролни възли за изходните ключове се използват чипове DA1 ... DA3 тип KR1182PM1. Тези микросхеми бяха разгледани достатъчно подробно в първата част на статията, Кондензаторите C5 ... C10 вътре в микросхемата образуват напрежение на трион, което се синхронизира от мрежата. Тиристорните контролни сигнали в микросхемата се формират чрез сравняване на напрежението на трионния зъб с напрежението между клемите на микросхемата 3 и 6.

За да захранва релето K1 ... K3, устройството има захранване, което се състои само от няколко елемента. Това е трансформатор Т1, токоизправител мост VD1, изглаждащ кондензатор С4. На изхода на токоизправителя е монтиран интегрален стабилизатор DA4 от тип 7812, който осигурява напрежение 12 V на изхода и защита срещу късо съединение и претоварвания на изхода.

Описание на работата на меките стартерни двигатели

Главното напрежение се прилага към веригата, когато прекъсвачът Q1 се затвори. Двигателят обаче все още не е стартирал. Това е така, защото намотките на релето K1 ... K3 все още са без напрежение и техните нормално затворени контакти заобикалят щифтовете 3 и 6 на DA1 ... DA3 веригите през резисторите R1 ... R3. Това обстоятелство не позволява кондензаторите C1 ... C3 да се зареждат, следователно контролните импулси на микросхемата не произвеждат.

Стартиране на устройството

Когато превключвателят SA1 е затворен, напрежението от 12 V се включва на релето K1 ... K3. Нормално затворените им контакти се отварят, което дава възможност за зареждане на кондензатори C1 ... C3 от генератори на вътрешен ток. Заедно с увеличаване на напрежението в тези кондензатори се увеличава и ъгълът на отваряне на тиристорите. По този начин се постига плавно увеличение на напрежението в намотките на двигателя. Когато кондензаторите са напълно заредени, ъгълът на включване на тиристорите ще достигне максималната стойност, а честотата на въртене на електродвигателя ще достигне номиналната.

Изключване на двигателя, плавно спиране

За да изключите двигателя, отворете превключвателя SA1. Това ще задейства релето K1 ... K3. Нормално затворените им контакти ще се затворят, което ще доведе до изхвърляне на кондензатори C1 ... C3 през резистори R1 ... R3. Разрязването на кондензаторите ще продължи няколко секунди, през което време двигателят ще спре.

Когато двигателят се стартира, в неутралния проводник могат да протичат значителни токове. Това е така, защото по време на плавно ускорение токовете в намотките на двигателя не са синусоидални, но не трябва да се страхувате особено от това: процесът на стартиране е доста краткотраен. В стационарно състояние този ток ще бъде много по-малък (не повече от десет процента от фазовия ток в номиналния режим), което се дължи само на технологичното разпространение на параметрите на намотката и фазовия дисбаланс. Вече е невъзможно да се отървете от тези явления.

Части и конструкция

Следните части са необходими за сглобяване на устройството:

Трансформатор с мощност не по-голяма от 15 W, с изходно напрежение на намотката от 15 ... 17 V.

Всяко реле с напрежение 12 V намотка с нормално затворен или превключващ контакт, например TRU-12VDC-SB-SL, може да се използва като реле K1 ... K3.

Кондензатори C11 ... C13 от тип K73-17 за работно напрежение най-малко 600 V.

Устройството е направено на печатна платка. Сглобеното устройство трябва да бъде поставено в пластмасов калъф с подходящ размер, върху предния панел на който има превключвател SA1 и светодиоди HL1 и HL2.

Връзка с двигателя

Свързването на превключвателя Q1 и мотора се осъществява чрез проводници, напречното сечение на които съответства на мощността на последния.Неутралният проводник е същият проводник като фазовия. С оценките на частите, посочени на диаграмата, е възможно да се свържат двигатели с мощност до четири киловата.

Ако възнамерявате да използвате двигател с мощност не повече от един и половина киловата, а честотата на стартиране няма да надвишава 10 ... 15 на час, тогава мощността, разсеяна върху тиристорните клавиши, е незначителна, така че не можете да поставяте радиатори.

Ако се предполага, че ще се използва по-мощен двигател или стартирането ще бъде по-често, ще се наложи инсталация на тиристори върху радиатори, изработени от алуминиева лента. Ако се предполага, че радиаторът се използва често, тиристорите трябва да бъдат изолирани от него с помощта на уплътнители за слюда. За да подобрите условията за охлаждане, можете да използвате паста за пренос на топлина KPT - 8.

Проверете и настройте устройството

Преди да включите, първо, проверете инсталацията за съответствие с схемата. Това е основно правило и е невъзможно да се отклони от него. В края на краищата пренебрегването на този тест може да доведе до купчина овъглени части и дълго време да се обезкуражи да правите „експерименти с електричество“. Намерените грешки трябва да бъдат елиминирани, защото въпреки това тази схема се захранва от мрежата и шегите са лоши с нея. И дори след този тест, е твърде рано да свържете двигателя.

Първо, вместо двигателя, свържете три еднакви лампи с нажежаема жичка с мощност 60 ... 100 вата. По време на тестването трябва да се гарантира, че лампите светят равномерно.

Неравномерността на времето се дължи на промяната в капацитетите на кондензаторите C1 ... C3, които имат значителен толеранс в капацитета. Затова е по-добре веднага да ги изберете с помощта на устройството преди инсталирането, поне с точност до десет процента.

Времето за изключване се дължи и на съпротивлението на резисторите R1 ... R3. С тяхна помощ можете да изравните почивката. Тези настройки трябва да бъдат направени, ако разпръскването на времето за включване / изключване в различни фази надвишава 30 процента.

Двигателят може да бъде свързан само след като горните проверки преминат нормално, да не кажа дори перфектно.

Какво друго може да се добави към дизайна

Вече беше казано, че такива устройства в момента се произвеждат от различни компании. Разбира се, е невъзможно да се повторят всички функции на маркови устройства в такъв домашен, но все пак човек може да бъде копиран.

Става въпрос за т.нар байпасен контактор, Целта му е следната: след като двигателят достигне номиналната скорост, контакторът просто свързва тиристорните ключове със своите контакти. Ток тече през тях, заобикаляйки тиристорите. Този дизайн често се нарича байпас (от английски bypass - байпас). За подобно подобрение ще трябва да се добавят допълнителни елементи към контролния блок.

Борис Aladyshkin