images

Пристрої плавного пуску електродвигуна

Плавний пуск електродвигуна останнім часом застосовується все частіше. Області його застосуванні різноманітні і численні. Це промисловість, електротранспорт, комунальне та сільське господарство. Застосування подібних пристроїв дозволяє значно знизити пускові навантаження на електродвигун і виконавчі механізми, тим самим, продовживши термін їх служби.

Пускові струми досягають значень в 7-10 разів вище, ніж у робочому режимі. Це привід до «просажіванію» напруги в мережі живлення, що негативно позначається не тільки на роботі інших споживачів, але і самого двигуна. Час пуску затягується, що може призвести до перегріву обмоток і поступового руйнування їх ізоляції. Це сприяє передчасному виходу електродвигуна з ладу.

Пристрої плавного пуску дозволяють значно знизити пускові навантаження на електродвигун і електромережу, що особливо актуально в сільській місцевості або при живленні двигуна від автономної електростанції.

У момент запуску двигуна момент на його валу дуже нестабільний і перевищує номінальне значення більш ніж у п’ять разів. Тому пускові навантаження виконавчих механізмів також підвищені в порівнянні з роботою в сталому режимі і можуть досягати до 500 відсотків. Нестабільність моменту при пуску призводить до ударних навантажень на зуби шестерень, зрізання шпонок і іноді навіть до скручування валів.

Пристрої плавного пуску електродвигуна значно зменшують пускові навантаження на механізм: плавно вибираються зазори між зубами шестерень, що перешкоджає їх поломки. У ремінних передачах також плавно натягуються приводні ремені, що зменшує знос механізмів.

Крім плавного пуску на роботі механізмів благотворно позначається режим плавного гальмування. Якщо двигун приводить в рух насос, то плавне гальмування дозволяють уникнути гідравлічного удару при виключенні агрегату.

 Пристрої плавного пуску промислового виготовлення

Пристрої плавного пуску в даний час випускається багатьма фірмами, наприклад, Siemens, Danfoss, Scheider Electric. Такі пристрої володіють багатьма функціями, які програмуються користувачем. Це час розгону, час гальмування, захист від перевантажень і безліч інших додаткових функцій.

При всіх перевагах фірмових пристрої володіють одним недоліком, – досить високою ціною. Разом з тим можна створити подібний пристрій самостійно. Вартість його при цьому вийде невеликий.

Пристрій плавного пуску на мікросхемі КР1182ПМ1

На основі мікросхеми КР1182ПМ1 можливо створення достатньо простого пристрою плавного пуску трифазного електродвигуна. Схема пристрою показана на Рис.1.

Копія File0001

Рис.1. Схема пристрою плавного пуску двигуна

Плавний пуск здійснюється за допомогою поступового збільшення напруги на обмотках двигуна від нульового значення до номінального. Це досягається за рахунок збільшення кута відкривання тиристорних ключів за час, зване часом запуску.

Опис схеми

У конструкції використовується трифазний електродвигун 50 Гц, 350 В. Обмотки двигуна, з’єднані «зіркою», підключаються до вихідних ланцюгів, позначеним на схемі як L1, L2, L3. Середня точка «зірки» підключається до мережевої нейтралі (N).

Вихідні ключі виконані на тиристорах, включених зустрічно-паралельно. У конструкції застосовані імпортні тиристори типу 40ТРS12. При невеликій вартості вони володіють досить великим струмом – до 35 А, а їх зворотне напруга – 1200 В. Крім них в ключах присутні ще декілька елементів. Їх призначення наступне: демпфирующие RC-ланцюжка, включені паралельно тиристорам, запобігають помилкові включення останніх (на схемі це R8С11, R9С12, R10С13), а за допомогою варисторов RU1-RU3 поглинаються комутаційні перешкоди, амплітуда яких перевищує 500В.

В якості керуючих вузлів для вихідних ключів використовуються мікросхеми DA1-DA3 типу КР1182ПМ1. Конденсатори С5-С10 всередині мікросхеми формують Пікоподібне напруга, яке синхронізовано мережевим. Сигнали управління тиристорами в мікросхемі формуються шляхом порівняння пилоподібного напруги з напругою між висновками мікросхеми 3 і 6.

Для живлення реле К1-К3 у пристрої є блок живлення, який складається з кількох елементів. Це трансформатор Т1, випрямний місток VD1, згладжує конденсатор С4. На виході випрямляча встановлений інтегральний стабілізатор DA4 типу 7812 забезпечує на виході напруга 12 В, і захист від коротких замикань і перевантажень на виході.

Опис роботи пристрою плавного пуску електродвигунів

Мережеве напруга на схему подається при замиканні силового вимикача Q1. Однак, двигун ще запускається. Це відбувається тому, що обмотки реле К1 … К3 поки знеструмлені, і їх нормально-замкнуті контакти шунтируют висновки 3 і 6 мікросхем DA1 … DA3 через резистори R1 … R3. Ця обставина не дає заряджатися конденсатор С1 … С3, тому керуючі імпульси мікросхеми не виробляється.

Пуск пристрою в роботу

При замиканні тумблера SA1 напруга 12 В включає реле К1 … К3. Їх нормально-замкнуті контакти розмикаються, що забезпечує можливість зарядки конденсаторів С1 … С3 від внутрішніх генераторів струму. Разом з збільшенням напруги на цих конденсаторах збільшується і кут відкривання тиристорів. Тим самим досягається плавне збільшення напруги на обмотках двигуна. Коли конденсатори зарядяться повністю, кут включення тиристорів досягне максимальної величини, і частота обертання електродвигуна досягне номінальної.

Відключення двигуна, плавне гальмування

Для виключення двигуна слід розімкнути вимикач SA1, Це призведе до відключення реле К1 … К3. Їх нормально – замкнуті контакти замкнуться, що призведе до розряду конденсаторів С1 … С3 через резистори R1 … R3. Розряд конденсаторів буде тривати кілька секунд, за цей же час відбудеться останов двигуна.

При пуску двигуна в нульовому проводі можуть протікати значні струми. Це відбувається тому, що в процесі плавного розгону струми в обмотках двигуна Несинусоїдальні, але особливо боятися цього не варто: процес пуску досить короткочасний. У сталому ж режимі цей струм буде багато менше (не більше десяти відсотків струму фази в номінальному режимі), що обумовлено лише технологічним розкидом параметрів обмоток і «перекосом» фаз. Від цих явищ позбутися вже неможливо.

Деталі та конструкція

Для складання пристрою необхідні наступні деталі:

Трансформатор потужністю не більше 15 Вт, з напругою вихідний обмотки 15 … 17 В.

В якості реле К1 … К3 підійдуть будь з напругою котушки 12 В, мають нормально-замкнутий або перемикаючий контакт, наприклад TRU-12VDC-SB-SL.

Конденсатори С11 … С13 типу К73-17 на робочу напругу не менше 600 В.

Пристрій виконаний на друкованій платі. Зібране пристрій слід помістити в пластмасовий корпус відповідних розмірів, на лицьовій панелі якого розмістити вимикач SA1 і світлодіоди HL1 і HL2.

Підключення двигуна

Підключення вимикача Q1 і двигуна виконується проводами, перетин яких відповідає потужності останнього. Нульовий провід виконується тим же дротом, що і фазні. За вказаних на схемі номіналах деталей можливе підключення двигунів потужністю до чотирьох кіловат.

Якщо передбачається використовувати двигун потужністю не більше півтора кіловат, а частота пусків не перевищуватиме 10 … 15 на годину, то потужність, що розсіюється на тиристорних ключах незначна, тому радіатори можна не ставити.

Якщо ж передбачається використовувати більш потужний двигун або запуски будуть частішими, потрібно установка тиристорів на радіатори, виготовлені з алюмінієвої смуги. Якщо ж радіатор передбачається використовувати загальний, то тиристори слід ізолювати від нього за допомогою слюдяних прокладок. Для поліпшення умов охолодження можна скористатися теплопроводящей пастою КПТ – 8.

Перевірка і налагодження пристрою

Перед включенням, перш за все, слід перевірити монтаж на відповідність принциповій схемі. Це основне правило, і відступати від нього не можна. Адже нехтування цією перевіркою може призвести до купи обвуглених деталей, і надовго відбити охоту робити «досліди з електрикою». Знайдені помилки слід усунути, адже все ж ця схема живиться від мережі, а з нею жарти погані. І навіть після зазначеної перевірки підключати двигун ще рано.

Спочатку слід замість двигуна підключити три однакових лампи розжарювання, потужністю 60 … 100 Вт. При випробуваннях слід домогтися, щоб лампи «розпалилися» рівномірно.

Нерівномірність часу включення обумовлена ​​розкидом ємностей конденсаторів С1 … С3, які мають значний допуск по ємності. Тому краще перед установкою відразу підібрати їх за допомогою приладу, хоча б з точністю відсотків до десяти.

Час виключення обумовлено ще опором резисторів R1 … R3. З їх допомогою можна вирівняти час вимикання. Ці налаштування слід виконувати в тому випадку, якщо розкид часу включення – виключення в різних фазах перевищує 30 відсотків.

Двигун можна підключати лише після того, як вищевказані перевірки пройшли нормально, не сказати б навіть на відмінно.

Що можна ще додати в конструкцію

Вище вже було сказано, що такі пристрої в даний час випускаються різними фірмами. Звичайно, всі функції фірмових пристроїв в подібному саморобному повторити неможливо, але одну-таки, скопіювати, напевно, вдасться.

Йдеться про так званий шунтуючих контакторі. Призначення його таке: після того, як двигун досяг номінальних обертів, контактор просто перемикає тиристорні ключі своїми контактами. Струм йде через них в обхід тиристорів. Таку конструкцію часто називають байпасом (від англійського bypass – обхід). Для такого вдосконалення доведеться ввести додаткові елементи в блок управління.

Джерело: книга «Енциклопедія початківця радіоаматора», С.А. Нікулін, А.В ПОВНЕ.