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L'uso del chip KR1182PM1. Avvio dolce del motore elettrico
Motor starter soft
L'avviamento graduale del motore elettrico è stato recentemente applicato sempre più spesso. I campi della sua applicazione sono diversi e numerosi. Questa è industria, trasporto elettrico, servizi pubblici e agricoltura. L'uso di tali dispositivi può ridurre significativamente il carico iniziale sul motore elettrico e sugli attuatori, prolungandone così la durata.
Correnti di spunto
Le correnti di avviamento raggiungono valori 7 ... 10 volte superiori rispetto alla modalità operativa. Ciò porta alla "subsidenza" della tensione nella rete di alimentazione, che influisce negativamente non solo sul lavoro di altri consumatori, ma anche sul motore stesso. Il tempo di avviamento è ritardato, il che può portare al surriscaldamento degli avvolgimenti e alla graduale distruzione del loro isolamento. Ciò contribuisce al guasto prematuro del motore.
Gli avviatori statici possono ridurre significativamente il carico iniziale sul motore elettrico e sulla rete elettrica, che è particolarmente importante nelle aree rurali o quando il motore è alimentato da una centrale elettrica autonoma.
Sovraccarichi dell'attuatore
Al momento dell'avvio del motore, il momento sul suo albero è molto instabile e supera il valore nominale di oltre cinque volte. Pertanto, anche i carichi di avvio degli attuatori sono aumentati rispetto al lavoro in regime stazionario e possono arrivare fino al 500 percento. L'instabilità della coppia durante l'avviamento comporta carichi d'urto sui denti degli ingranaggi, il taglio dei tasselli e talvolta persino la torsione degli alberi.
Gli avviatori statici del motore elettrico riducono in modo significativo il carico iniziale sul meccanismo: gli spazi tra i denti degli ingranaggi sono selezionati in modo uniforme, il che ne impedisce la rottura. Nelle trasmissioni a cinghia anche le cinghie di trasmissione vengono tirate uniformemente, il che riduce l'usura dei meccanismi.
Oltre a un avvio graduale, il funzionamento dei meccanismi ha un effetto benefico sulla modalità di frenata regolare. Se il motore aziona la pompa, una frenata uniforme evita il colpo d'ariete quando l'unità viene spenta.
Avviatori statici industriali
Antipasti attualmente prodotto da molte aziende, ad esempio Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Tali dispositivi hanno molte funzioni programmabili dall'utente. Questi sono tempo di accelerazione, tempo di frenata, protezione da sovraccarico e molte altre funzioni aggiuntive.
Con tutti i vantaggi, i dispositivi di marca hanno uno svantaggio: un prezzo abbastanza alto. Tuttavia, puoi creare tu stesso un dispositivo simile. Il suo costo si rivelerà piccolo.
Soft starter sul chip KR1182PM1
il la prima parte dell'articolo di cui ho parlato chip specializzato KR1182PM1che rappresenta un regolatore di potenza di fase. Sono stati considerati schemi tipici per la sua inclusione, dispositivi per l'avvio regolare di lampade a incandescenza e semplicemente regolatori di potenza nel carico. Sulla base di questo microcircuito, è possibile creare un avviatore statico a motore trifase abbastanza semplice. Lo schema del dispositivo è mostrato nella Figura 1.
Figura 1. Schema dell'avviatore statico.
Un avvio graduale viene eseguito aumentando gradualmente la tensione sugli avvolgimenti del motore da zero a nominale. Ciò si ottiene aumentando l'angolo di apertura dei tasti del tiristore in un tempo chiamato ora di inizio.
Descrizione del circuito
Il design utilizza un motore elettrico trifase da 50 Hz, 380 V. Gli avvolgimenti del motore collegati da una "stella" sono collegati ai circuiti di uscita indicati nello schema come L1, L2, L3. Il punto medio della "stella" è collegato alla rete neutra (N).
Le chiavi di uscita sono realizzate su tiristori collegati in senso antiorario. Il design ha utilizzato tiristori importati tipo 40TPS12. A basso costo, hanno una corrente sufficientemente grande - fino a 35 A e la loro tensione inversa è di 1200 V. Oltre a questi, ci sono molti altri elementi nelle chiavi. Il loro scopo è il seguente: i circuiti di smorzamento RC collegati in parallelo ai tiristori impediscono la falsa commutazione di quest'ultimo (R8C11, R9C12, R10C13 sul circuito) e l'interferenza di commutazione con un'ampiezza superiore a 500 V viene assorbita utilizzando i varistori RU1 ... RU3.
Come nodi di controllo per le chiavi di output vengono utilizzati i chip DA1 ... DA3 tipo KR1182PM1. Questi microcircuiti sono stati considerati in modo sufficientemente dettagliato in la prima parte dell'articolo. I condensatori C5 ... C10 all'interno del microcircuito formano una tensione a dente di sega, che è sincronizzata dalla rete. I segnali di controllo a tiristori nel microcircuito sono formati confrontando la tensione a dente di sega con la tensione tra i terminali del microcircuito 3 e 6.
Per alimentare il relè K1 ... K3, il dispositivo ha un alimentatore, composto da pochi elementi. Questo è un trasformatore T1, un ponte raddrizzatore VD1, un condensatore di livellamento C4. All'uscita del raddrizzatore, è installato uno stabilizzatore integrale DA4 di tipo 7812, che fornisce una tensione di 12 V all'uscita e protezione da cortocircuiti e sovraccarichi all'uscita.
Descrizione del funzionamento dei motori dell'avviatore statico
La tensione di rete viene applicata al circuito quando l'interruttore Q1 si chiude. Tuttavia, il motore non è ancora stato avviato. Questo perché gli avvolgimenti del relè K1 ... K3 sono ancora diseccitati e i loro contatti normalmente chiusi bypassano i pin 3 e 6 dei circuiti DA1 ... DA3 attraverso i resistori R1 ... R3. Questa circostanza non consente di caricare i condensatori C1 ... C3, pertanto gli impulsi di controllo del microcircuito non producono.
Avvia il dispositivo
Quando l'interruttore a levetta SA1 è chiuso, la tensione di 12 V attiva il relè K1 ... K3. I loro contatti normalmente chiusi si aprono, il che consente di caricare i condensatori C1 ... C3 da generatori di corrente interni. Insieme ad un aumento della tensione attraverso questi condensatori, aumenta anche l'angolo di apertura dei tiristori. Ciò consente un regolare aumento della tensione attraverso gli avvolgimenti del motore. Quando i condensatori sono completamente carichi, l'angolo di accensione dei tiristori raggiungerà il valore massimo e la frequenza di rotazione del motore elettrico raggiungerà il valore nominale.
Arresto del motore, frenata regolare
Per spegnere il motore, aprire l'interruttore SA1, che farà scattare il relè K1 ... K3. I loro contatti normalmente chiusi si chiuderanno, il che porterà allo scarico dei condensatori C1 ... C3 attraverso i resistori R1 ... R3. Lo scarico dei condensatori durerà alcuni secondi, durante i quali il motore si arresterà.
All'avvio del motore, nel filo neutro possono fluire correnti significative. Questo perché durante un'accelerazione regolare le correnti negli avvolgimenti del motore non sono sinusoidali, ma non dovresti averne particolare paura: il processo di avvio ha una vita abbastanza breve. Allo stato stazionario, questa corrente sarà molto inferiore (non più del dieci percento della corrente di fase nella modalità nominale), dovuta solo alla diffusione tecnologica dei parametri degli avvolgimenti e allo squilibrio di fase. È già impossibile sbarazzarsi di questi fenomeni.
Parti e costruzione
Le seguenti parti sono necessarie per assemblare il dispositivo:
Un trasformatore con una potenza non superiore a 15 W, con una tensione dell'avvolgimento di uscita 15 ... 17 V.
Qualsiasi relè con una tensione di 12 V bobina avente un contatto normalmente chiuso o di commutazione, ad esempio TRU-12VDC-SB-SL, può essere utilizzato come relè K1 ... K3.
Condensatori C11 ... C13 del tipo K73-17 per una tensione di esercizio di almeno 600 V.
Il dispositivo è realizzato su un circuito stampato. Il dispositivo assemblato deve essere collocato in una custodia di plastica di dimensioni adeguate, sul pannello frontale del quale sono presenti un interruttore SA1 e i LED HL1 e HL2.
Collegamento del motore
Il collegamento dell'interruttore Q1 e del motore viene effettuato tramite fili, la cui sezione trasversale corrisponde alla potenza di quest'ultimo.Il filo neutro è lo stesso filo del filo di fase. Con i valori nominali delle parti indicate nello schema, è possibile collegare motori con potenza fino a quattro chilowatt.
Se si intende utilizzare un motore con una potenza non superiore a un chilowatt e mezzo e la frequenza di avvio non supererà i 10 ... 15 all'ora, la potenza dissipata sulle chiavi a tiristore è insignificante, quindi non è possibile posizionare i radiatori.
Se si suppone di utilizzare un motore più potente o gli avviamenti saranno più frequenti, sarà necessaria l'installazione di tiristori su radiatori costituiti da una striscia di alluminio. Se si suppone che il radiatore sia usato comunemente, i tiristori dovrebbero essere isolati da esso utilizzando guarnizioni di mica. Per migliorare le condizioni di raffreddamento, è possibile utilizzare la pasta per trasferimento di calore KPT - 8.
Controllare e configurare il dispositivo
Prima di accendere, verificare innanzitutto che l'installazione sia conforme allo schema elettrico. Questa è una regola di base ed è impossibile deviare da essa. Dopotutto, trascurare questo test può portare a un mucchio di parti carbonizzate e per lungo tempo scoraggiare fare "esperimenti con l'elettricità". Gli errori rilevati dovrebbero essere eliminati, perché tuttavia questo circuito è alimentato dalla rete e le battute sono cattive con esso. E anche dopo questo test, è troppo presto per collegare il motore.
Innanzitutto, al posto del motore, collegare tre lampade a incandescenza identiche con una potenza di 60 ... 100 watt. Durante i test, è necessario assicurarsi che le lampade si accendano uniformemente.
La non uniformità del tempo di accensione è dovuta alla variazione delle capacità dei condensatori C1 ... C3, che hanno una tolleranza significativa in termini di capacità. Pertanto, è meglio selezionarli immediatamente utilizzando il dispositivo prima dell'installazione, almeno con una precisione fino al dieci percento.
Il tempo di spegnimento è anche dovuto alla resistenza dei resistori R1 ... R3. Con il loro aiuto, puoi allineare il tempo libero. Queste impostazioni devono essere effettuate se lo spread nel tempo di accensione / spegnimento in diverse fasi supera il 30 percento.
Il motore può essere collegato solo dopo che i controlli di cui sopra sono passati normalmente, per non dire nemmeno perfettamente.
Cos'altro può essere aggiunto al design
È già stato detto sopra che tali dispositivi sono attualmente prodotti da diverse società. Certo, è impossibile ripetere tutte le funzioni dei dispositivi di marca in un tale caso, ma sarà comunque possibile copiarlo.
Si tratta del cosiddetto contattore di bypass. Il suo scopo è il seguente: dopo che il motore ha raggiunto la velocità nominale, il contattore collega semplicemente le chiavi a tiristore con i suoi contatti. La corrente scorre attraverso di loro, bypassando i tiristori. Questo design è spesso chiamato bypass (dall'inglese bypass - bypass). Per un tale miglioramento, dovranno essere aggiunti ulteriori elementi all'unità di controllo.
Boris Aladyshkin
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