Устройство плавного пуска трех фазного электродвигателя CAVR.ru
Рассказать в:Рассматриваемое в статье устройство позволяет производить безударный пуск и торможение трехфазного асинхронного электродвигателя, что увеличивает срок службы оборудования и снижает нагрузку на электросеть. Плавный пуск достигается путем изменения эффективного значения напряжения на обмотках двигателя с помощью тринисторов.
Устройства плавного пуска (далее — УПП) широко применяются в промышленности, на транспорте, в коммунальном и сельском хозяйстве. Основа трехфазных УПП — три пары включенных встречно-параллельно тринисторов, установленных в разрывы каждого из фазных проводов. Плавный пуск достигается за счет постепенного увеличения прикладываемого к обмоткам электродвигателя напряжения от некоторого начального значения до номинального. Для этого в течение некоторого времени, называемого временем пуска, постепенно увеличивается от минимального значения до максимального угол проводимости тринисторов. Обычно начальное напряжение невелико, поэтому крутящий момент на валу электродвигателя при пуске намного меньше, чем в номинальном режиме. При этом происходит плавное натяжение приводных ремней, входят в зацепление зубчатые колеса редуктора. В результате снижаются динамические нагрузки на детали привода, что способствует продлению срока службы механического оборудования, увеличению межремонтного периода.
Понижающий трансформатор Т1, выпрямитель на диодном мосте VD1 со сглаживающим конденсатором С4 и интегральный стабилизатор DA4 обеспечивают напряжение 12 В, необходимое для работы реле К1—КЗ.
После подачи силовым выключателем Q1 трехфазного напряжения при разомкнутом выключателе SA1 вал электродвигателя остается неподвижным, так как выводы 3 и 6 микросхем DA1 — DA3 зашунтированы резисторами R1— R3 через нормально замкнутые контакты реле, напряжение между этими выводами мало, импульсы, открывающие тринисторы, не формируются. В таком состоянии включен светодиод HL1, сигнализирующий о готовности УПП к работе.
Поскольку во время пуска токи через обмотки двигателя несинусоидальны, полной компенсации фазных токов в нулевом проводе не происходит. В определенные моменты ток в этом проводе может оказаться значительным. А в установившемся режиме он значительно меньше, поскольку обусловлен лишь «перекосом» фаз и неидентичностью обмоток двигателя, и обычно не превышает 10 % номинального тока фазы.
Сечение проводов, соединяющих УПП с выключателем Q1 и с двигателем, должно соответствовать мощности последнего. Сечение нулевого провода должно быть таким же, как и фазных.
При работе с двигателем мощностью до 1,5 кВт и частоте пусков не более 10—15 в час на тринисторах VS1—VS6 рассеивается незначительная мощность, поэтому отводить тепло от них не требуется. При более частых пусках или более мощном двигателе тринисторы необходимо снабдить теплоотводами из алюминиевой полосы. Если теплоотвод общий, тринисторы должны быть надежно изолированы от него соответствующими прокладками. Для улучшения теплопередачи можно применить пасту КПТ-8.
Из-за разброса емкости конденсаторов С5—С10, входящих в цепи формирования пилообразного напряжения, возможно появление в фазных проводах постоянной составляющей тока, вызывающей нежелательное подмагничивание магнитопроводов двигателя и питающего его силового трансформатора. Практика показала, что такое влияние невелико, и мер по устранению этой составляющей принимать не требуется.
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:
Схема плавного запуска трехфазного двигателя, выполненная на базе микросхем КР1182ПМ1
Устройства плавного пуска электродвигателя
Плавный пуск электродвигателя в последнее время применяется все чаще. Области его применении разнообразны и многочисленны. Это промышленность, электротранспорт, коммунальное и сельское хозяйство. Применение подобных устройств позволяет значительно снизить пусковые нагрузки на электродвигатель и исполнительные механизмы, тем самым, продлив срок их службы.
Пусковые токи достигают значений в 7-10 раз выше, чем в рабочем режиме. Это привод к «просаживанию» напряжения в питающей сети, что отрицательно сказывается не только на работе остальных потребителей, но и самого двигателя. Время пуска затягивается, что может привести к перегреву обмоток и постепенному разрушению их изоляции. Это способствует преждевременному выходу электродвигателя из строя.
Устройства плавного пуска позволяют значительно снизить пусковые нагрузки на электродвигатель и электросеть, что особенно актуально в сельской местности либо при питании двигателя от автономной электростанции.
В момент запуска двигателя момент на его валу очень нестабилен и превышает номинальное значение более чем в пять раз. Поэтому пусковые нагрузки исполнительных механизмов также повышены по сравнению с работой в установившемся режиме и могут достигать до 500 процентов. Нестабильность момента при пуске приводит к ударным нагрузкам на зубья шестерен, срезанию шпонок и иногда даже к скручиванию валов.
Устройства плавного пуска электродвигателя значительно уменьшают пусковые нагрузки на механизм: плавно выбираются зазоры между зубьями шестерен, что препятствует их поломке. В ременных передачах также плавно натягиваются приводные ремни, что уменьшает износ механизмов.
Кроме плавного пуска на работе механизмов благотворно сказывается режим плавного торможения. Если двигатель приводит в движение насос, то плавное торможение позволяют избежать гидравлического удара при выключении агрегата.
Устройства плавного пуска промышленного изготовления
Устройства плавного пуска в настоящее время выпускается многими фирмами, например, Siemens, Danfoss, Scheider Electric. Такие устройства обладают многими функциями, которые программируются пользователем. Это время разгона, время торможения, защита от перегрузок и множество других дополнительных функций.
При всех достоинствах фирменных устройства обладают одним недостатком, — достаточно высокой ценой. Вместе с тем можно создать подобное устройство самостоятельно. Стоимость его при этом получится небольшой.
Устройство плавного пуска на микросхеме КР1182ПМ1
На основе микросхемы КР1182ПМ1 возможно создание достаточно простого устройства плавного пуска трехфазного электродвигателя. Схема устройства показана на Рис.1.
Рис.1. Схема устройства плавного пуска двигателя
Плавный пуск осуществляется при помощи постепенного увеличения напряжения на обмотках двигателя от нулевого значения до номинального. Это достигается за счет увеличения угла открывания тиристорных ключей за время, называемое временем запуска.
Описание схемы
В конструкции используется трехфазный электродвигатель 50 Гц, 350 В. Обмотки двигателя, соединенные «звездой», подключаются к выходным цепям, обозначенным на схеме как L1, L2, L3. Средняя точка «звезды» подключается к сетевой нейтрали (N).
Выходные ключи выполнены на тиристорах, включенных встречно-параллельно. В конструкции применены импортные тиристоры типа 40ТРS12. При небольшой стоимости они обладают достаточно большим током – до 35 А, а их обратное напряжение – 1200 В. Кроме них в ключах присутствуют еще несколько элементов. Их назначение следующее: демпфирующие RC-цепочки, включенные параллельно тиристорам, предотвращают ложные включения последних (на схеме это R8С11, R9С12, R10С13), а с помощью варисторов RU1- RU3 поглощаются коммутационные помехи, амплитуда которых превышает 500В.
В качестве управляющих узлов для выходных ключей используются микросхемы DA1-DA3 типа КР1182ПМ1. Конденсаторы С5-С10 внутри микросхемы формируют пилообразное напряжение, которое синхронизировано сетевым. Сигналы управления тиристорами в микросхеме формируются путем сравнения пилообразного напряжения с напряжением между выводами микросхемы 3 и 6.
Для питания реле К1-К3 в устройстве имеется блок питания, который состоит из нескольких элементов. Это трансформатор Т1, выпрямительный мостик VD1, сглаживающий конденсатор С4. На выходе выпрямителя установлен интегральный стабилизатор DA4 типа 7812 обеспечивающий на выходе напряжение 12 В, и защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе.
Описание работы устройства плавного пуска электродвигателей
Сетевое напряжение на схему подается при замыкании силового выключателя Q1. Однако, двигатель еще не запускается. Это происходит потому, что обмотки реле К1…К3 пока обесточены, и их нормально-замкнутые контакты шунтируют выводы 3 и 6 микросхем DA1…DA3 через резисторы R1…R3. Это обстоятельство не дает заряжаться конденсаторам С1…С3, поэтому управляющие импульсы микросхемы не вырабатывают.
Пуск устройства в работу
При замыкании тумблера SA1 напряжение 12 В включает реле К1…К3. Их нормально-замкнутые контакты размыкаются, что обеспечивает возможность зарядки конденсаторов С1…С3 от внутренних генераторов тока. Вместе с увеличением напряжения на этих конденсаторах увеличивается и угол открывания тиристоров. Тем самым достигается плавное увеличение напряжения на обмотках двигателя. Когда конденсаторы зарядятся полностью, угол включения тиристоров достигнет максимальной величины, и частота вращения электродвигателя достигнет номинальной.
Отключение двигателя, плавное торможение
Для выключения двигателя следует разомкнуть выключатель SA1, Это приведет к отключению реле К1…К3. Их нормально – замкнутые контакты замкнутся, что приведет к разряду конденсаторов С1…С3 через резисторы R1…R3. Разряд конденсаторов будет длиться несколько секунд, за это же время произойдет останов двигателя.
При пуске двигателя в нулевом проводе могут протекать значительные токи. Это происходит оттого, что в процессе плавного разгона токи в обмотках двигателя несинусоидальные, но особо бояться этого не стоит: процесс пуска достаточно кратковременный. В установившемся же режиме этот ток будет много меньше (не более десяти процентов тока фазы в номинальном режиме), что обусловлено лишь технологическим разбросом параметров обмоток и «перекосом» фаз. От этих явлений избавиться уже невозможно.
Детали и конструкция
Для сборки устройства необходимы следующие детали:
Трансформатор мощностью не более 15 Вт, с напряжением выходной обмотки 15…17 В.
В качестве реле К1…К3 подойдут любые с напряжением катушки 12 В, имеющие нормально-замкнутый или переключающий контакт, например TRU-12VDC-SB-SL.
Конденсаторы С11…С13 типа К73-17 на рабочее напряжение не менее 600 В.
Устройство выполнено на печатной плате. Собранное устройство следует поместить в пластмассовый корпус подходящих размеров, на лицевой панели которого разместить выключатель SA1 и светодиоды HL1 и HL2.
Подключение двигателя
Подключение выключателя Q1 и двигателя выполняется проводами, сечение которых соответствует мощности последнего. Нулевой провод выполняется тем же проводом, что и фазные. При указанных на схеме номиналах деталей возможно подключение двигателей мощностью до четырех киловатт.
Если предполагается использовать двигатель мощностью не более полутора киловатт, а частота пусков не будет превышать 10…15 в час, то мощность, рассеиваемая на тиристорных ключах незначительна, поэтому радиаторы можно не ставить.
Если же предполагается использовать более мощный двигатель или запуски будут более частыми, потребуется установка тиристоров на радиаторы, изготовленные из алюминиевой полосы. Если же радиатор предполагается использовать общий, то тиристоры следует изолировать от него при помощи слюдяных прокладок. Для улучшения условий охлаждения можно воспользоваться теплопроводящей пастой КПТ– 8.
Проверка и наладка устройства
Перед включением, прежде всего, следует проверить монтаж на соответствие принципиальной схеме. Это основное правило, и отступать от него нельзя. Ведь пренебрежение этой проверкой может привести к куче обугленных деталей, и надолго отбить охоту делать «опыты с электричеством». Найденные ошибки следует устранить, ведь все же эта схема питается от сети, а с нею шутки плохи. И даже после указанной проверки подключать двигатель еще рано.
Сначала следует вместо двигателя подключить три одинаковых лампы накаливания, мощностью 60…100 Вт. При испытаниях следует добиться, чтобы лампы «разжигались» равномерно.
Неравномерность времени включения обусловлена разбросом емкостей конденсаторов С1…С3, которые имеют значительный допуск по емкости. Поэтому лучше перед установкой сразу подобрать их с помощью прибора, хотя бы с точностью процентов до десяти.
Время выключения обусловлено еще сопротивлением резисторов R1…R3. С их помощью можно выровнять время выключения. Эти настройки следует выполнять в том случае, если разброс времени включения – выключения в разных фазах превышает 30 процентов.
Двигатель можно подключать лишь после того, как вышеуказанные проверки прошли нормально, не сказать бы даже на отлично.
Что можно еще добавить в конструкцию
Выше уже было сказано, что такие устройства в настоящее время выпускаются разными фирмами. Конечно, все функции фирменных устройств в подобном самодельном повторить невозможно, но одну все-таки, скопировать, наверно, удастся.
Речь идет о так называемом шунтирующем контакторе. Назначение его следующее: после того, как двигатель достиг номинальных оборотов, контактор просто перемыкает тиристорные ключи своими контактами. Ток идет через них в обход тиристоров. Такую конструкцию часто называют байпасом (от английского bypass – обход). Для такого усовершенствования придется ввести дополнительные элементы в блок управления.
Плавный пуск трёхфазного электродвигателя | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов
Автор DUNDUK На чтение 3 мин. Опубликовано
Современные производство и быт очень трудно представить без трёхфазных электродвигателей. Они используются для работы различных насосов, станков, конвейеров, лифтов и т.д., и т.п. При этом процесс запуска и остановки двигателей носит постоянный характер, т.е. происходит очень часто.
Что происходит с электродвигателем в момент пуска
При запуске электродвигателя (даже на холостом ходу) происходит выделение энергии в статоре, которая превышает энергию, необходимую для вращения ротора. Если вал двигателя связан с механизмом (нагрузка), то данная энергия увеличивается.
При пуске электродвигателя в его обмотке происходит скачок тока, который со временем снижается до номинального значения. Этот пусковой ток в 6-10 раз превышает номинальный ток. Скачок пускового тока при пуске трёхфазного электродвигателя отрицательно сказывается на питающей электросети. Это может привести к выходу из строя или ненормальной работе другого электрооборудования. Также скачок пускового тока оказывает негативное воздействие на обмотки самого электродвигателя. При запуске они перегреваются, это приводит к повреждению изоляции и межвитковому замыканию.
Используйте на своих сайтах и блогах или на YouTube кликер для adsense
устройство плавного пускаПрямой пуск трёхфазного электродвигателя способен привести к повреждению механизма, с которым связан двигатель. Для того чтобы исключить и снизить негативные составляющие, возникающие при пуске электродвигателя, применяют устройства плавного пуска.
Устройства плавного пуска позволяют значительно снизить пусковые токи в обмотках электродвигателей, уменьшить скачки напряжения в питающей электросети при запуске электродвигателей. Применение устройств плавного пуска позволяет снизить потребление активной электроэнергии и уменьшить реактивную составляющую нагрузки. Также значительно увеличивается срок службы электродвигателей и сопряжённых с ними устройств и механизмов.
Устройство плавного пуска электродвигателей объединяет функции плавного пуска и торможения, защиты механизмов и электродвигателей, а также связи с системами автоматизации. Плавный пуск с помощью софтстартера (устройство плавного пуска) реализуется медленным подъемом напряжения для плавного разгона двигателя и снижения пусковых токов. Регулируемыми параметрами обычно являются начальное напряжение, время разгона и время торможения электродвигателя. Очень маленькое значение начального напряжения может очень сильно уменьшить пусковой момент электродвигателя, поэтому оно обычно устанавливается 30-60% от значения номинального напряжения. При запуске напряжения скачком увеличивается до установленного значения начального напряжения, а потом плавно за заданное время разгона поднимается до номинального значения. Электродвигатель будет при этом плавно и быстро разгоняться до номинальной скорости.
Применение софстартеров позволяет уменьшить пусковой «бросок» тока до минимальных значений, уменьшает количество применяемых реле и контакторов, выключателей. Обеспечивает надежную защиту электродвигателей от аварийной перегрузки, перегрева, заклинивания, обрыва фазы, снижает уровень электромагнитных помех. Устройства плавного пуска электродвигателей просты в устройстве, монтаже и эксплуатации.
Устройства плавного пуска электродвигателя | Софтстартеры
Принцип работы
Классификация
Критерии выбора
Каталог УПП
Устройство плавного пуска (УПП) обеспечивает плавный разгон и выбег асинхронного электродвигателя.
Принцип работы софтстартера
При прямом пуске электродвигателя происходит резкое падение напряжения в электросети, рост пусковых токов на статорных обмотках до критических значений (в 6-8 раз выше номинала) и существенное увеличение крутящего момента. Устройство плавного пуска используется для управления этими параметрами. В момент разгона электродвигателя софтстартер поднимает питающее напряжение до начального (на 40-60% меньше номинального), затем постепенно увеличивает его до номинала. С ростом напряжения снижается пусковой ток и скорость его нарастания, как следствие, увеличивается время пуска электродвигателя. Для ограничения напряжения применяются силовые ключи — тиристоры.
Схема УПП с внешним байпасным контактором
После того, как напряжение на двигателе достигает номинального значения и процесс разгона завершается, устройство плавного пуска выводится из цепи с помощью байпасного контактора (шунтирование). Через УПП перестает проходить ток, и устройство охлаждается. Некоторые софтстартеры имеют встроенное шунтирование. Это позволяет уменьшить размеры и вес пускателя, поскольку отпадает необходимость в габаритном радиаторе охлаждения.
При торможении двигателя устройство плавного пуска подает постоянный ток на обмотки статора. Эта функция необходима при управлении электроприводом с активной нагрузкой (подъемники, лифты, наклонные конвейеры).
Плавное регулирование входящего напряжения и пускового момента электродвигателя позволяет снизить пусковую нагрузку на привод, уменьшить износ его механических частей, обеспечить защиту оборудования от перегрузок и перегрева.
Классификация УПП
В зависимости от количества регулируемых фаз устройства плавного пуска могут быть двухфазными или трехфазными. В первом случае управление запуском происходит по двум фазам, третья фаза подключается к электродвигателю напрямую. Двухфазные софтстартеры меньше по размеру и дешевле. Подобные УПП рекомендуется использовать только при невысокой частоте пусков.
По способу управления пускатели подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства построены на базе микропроцессоров. Такие УПП обладают более широкой функциональностью и гибкостью управления электродвигателем, удобством в настройке и работе. Аналоговый плавный пуск имеет ограниченные возможности и сравнительно невысокую точность обработки сигналов, при этом отличается надежностью и быстродействием.
Параметры выбора УПП
При выборе устройства плавного пуска необходимо ориентироваться, прежде всего, на характер нагрузки. Существует 3 типа нагрузки: нормальная, тяжелая и очень тяжелая.
При нормальном режиме работе величина пускового тока может быть до 3 раз выше номинала. Типичные примеры легкого пуска: центробежные насосы, центробежные компрессоры и вентиляторы, элеваторы, прессы, эскалаторы, пилорамы и циркулярные пилы. В этих случаях устройство плавного пуска должно иметь ту же мощность, что и электродвигатель.
При тяжелой нагрузке пусковой ток может превышать номинал до 4,5 раз, при очень тяжелой – более чем в 6 раз. Примеры тяжелого и очень тяжелого пуска: поршневые компрессоры, лебедки, мельничные дробилки, вертикальные конвейеры, центрифуги, ленточные пилы. Подобное оборудование требует установки софтстартера на один типоразмер больше электродвигателя (с запасом по мощности).
Также при выборе плавного пускателя нужно обращать внимание на следующие параметры:
- Частота пусков. Софтстартер ограничивает максимальное количество пусков в час.
- Количество фаз регулирования (двухфазные и трехфазные устройства плавного пуска).
- Величина питающего напряжения.
- Функциональность. Пускатель может выполнять ряд дополнительных функций: защита двигателя от перегрузок, самозащита УПП, возможность динамического торможения, шунтирование. При параллельном подключении нескольких электродвигателей с синхронным пуском обязательно наличие байпасного контактора для шунтирования тиристоров.
- Условия эксплуатации софтстартера (температура окружающей среды, относительная влажность, высота над уровнем моря и проч.).
Другие полезные материалы:
Редуктор от «А» до «Я»
Как выбрать мотор-редуктор
Обзор устройств плавного пуска SIEMENS
Выбор электродвигателя
Схемы подключения устройства плавного пуска
Устройство плавного пуска асинхронного двигателя
Разное
Главная Радиолюбителю Разное
Интерес радиолюбителей к разработке устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей не ослабевает. Появляются всё новые конструкции. Одна из них предлагается читателям.
Довольно большую популярность получили устройства плавного пуска на микросхеме КР1182ПМ1, например, описанное в [1]. Но этой микросхеме присущи особенности, не позволяющие достичь желаемых результатов без вынужденного усложнения схемы. Первая из них — максимальное напряжение сети не более 276 В. Для трёхфазного электродвигателя этого явно мало. Приходится занулять среднюю точку «звезды» его статора, чтобы ток протекал не между фазами, а между каждой фазой и нейтралью. Но в этом случае требуется регулировать ток всех трёх фаз, иначе через одну из обмоток в течение всего времени пуска будет протекать ток, многократно превышающий номинальный. А при включении обмоток «звездой» с изолированной средней точкой достаточно регулировать ток только в двух фазах.
Вторая особенность — необходимость внешней цепи для принудительной разрядки времязадающего конденсатора, так как ток его разрядки через саму микросхему КР1182ПМ1 весьма мал и устройство будет готово к повторному пуску двигателя только через довольно продолжительное время.
Недавно я решил разработать своё устройство плавного пуска. Сразу же решил не использовать в нём микроконтроллер, обойтись без узла определения прохождения тока через ноль (например, такого, как в [2]) и сделать его нечувствительным к порядку чередования фаз.
Рис. 1
Схема предлагаемого устройства показана на рис. 1. Оно состоит из трёх функциональных блоков. Два из них одинаковы и представляют собой симисторные регуляторы действующего значения напряжения на нагрузке, управляемые с помощью оптронов. Применение в них симметричных дини-сторов VS3 и VS4 (точнее, аналогов таких динисторов — микросхем КР1167КП1Б) позволило значительно упростить регуляторы.
Третий блок управляет одновременно обоими регуляторами, формируя в процессе пуска необходимый закон изменения эффективного значения приложенного к двигателю напряжения. Для этого он соответствующим образом изменяет ток, протекающий через излучающие диоды оптронов U1-U4, управляющих регуляторами.
Фотодиоды этих оптронов работают в фотовольтаическом режиме, генерируемое ими напряжение постепенно открывает транзисторы VT1 и VT2. При этом сопротивление транзисторов уменьшается, благодаря чему в каждом полупериоде сетевого напряжения конденсаторы C7 и C8 успевают заряжаться до напряжения открывания динисторов VS3 и VS4 за всё меньшее время. Соответственно симисторы VS1 и VS2 в каждом полупериоде открываются всё раньше и всё большие части полупериодов поступают на обмотки электродвигателя M1.
К сожалению, максимальное напряжение на обмотках электродвигателя при использовании таких регуляторов получается на 20…25 В меньше напряжения в сети. Поэтому предусмотрено реле K1, срабатывающее по окончании процесса пуска и соединяющее своими контактами электроды 1 и 2 симисторов VS1 и VS2. Этим достигается и уменьшение тепловыделения устройства плавного пуска в рабочем режиме двигателя.
Управляющий блок питается от одной из фаз трёхфазной сети через гасящий конденсатор C1 и выпрямитель на диодном мосте VD2-VD5. Учитывая, что напряжение на выходе моста незначительно по сравнению с сетевым напряжением, можно считать выпрямитель источником тока, значение которого около 20 мА задано реактивным сопротивлением конденсатора C1 и практически не зависит от нагрузки.
Резистор R5 ограничивает импульс тока зарядки конденсатора C1 в момент подключения устройства к сети. Рекомендую устанавливать этот резистор на высоте 5.7 мм над поверхностью монтажной платы, чтобы в случае его сгорания (например, в результате пробоя конденсатора Cl) плата не была повреждена. Резистор R6 необходим для разрядки конденсатора C1 после отключения от сети. Конденсатор C5 сглаживает пульсации.
Две цепи, состоящие из включённых последовательно излучающих диодов оптронов U1, U2 и U3, U4, соединены с плюсовым выводом этого конденсатора через постоянный резистор R2 и подстроечный R1. Ток через излучающие диоды зависит от сопротивления этих резисторов и значения выпрямленного диодным мостом VD2-VD5 напряжения, которое при неизменном выпрямленном токе зависит от сопротивления нагрузки выпрямителя. Первая часть этой нагрузки — цепь излучающих диодов. Вторая часть образована двумя включёнными последовательно параллельными интегральными стабилизаторами DA1 и DA2. Чем большая часть имеющихся 20 мА протекает через интегральные стабилизаторы, тем меньше остаётся на долю излучающих диодов.
Стабилизатор DA1 включён таким образом, что по мере зарядки конденсатора C4 сопротивление его участка катод-анод плавно увеличивается и ток через него уменьшается. При этом плавно увеличиваются выпрямленное напряжение и ток через излучающие диоды оптронов.
Стабилизатор DA2 задаёт начальное значение этого напряжения (устанавливают подстроечным резистором R9), которое достигается очень быстро после замыкания контактов выключателя SA1. Дальнейшее увеличение напряжения происходит плавно со скоростью, задаваемой сопротивлением подстроечного резистора R7 и ёмкостью конденсатора C4.
Для чего необходимо задавать начальное напряжение? Дело в том, что при слишком маленьком напряжении на обмотках электродвигателя ток через его обмотки уже течёт, а вал всё ещё остаётся неподвижным. При этом двигатель гудит, а обмотки нагреваются. Для предотвращения такого нежелательного режима и предусмотрена установка начального напряжения, обеспечивающего немедленное начало вращения вала. Необходимое значение этого напряжения сильно зависит от механической нагрузки на валу, поэтому его регулировку подстроечным резистором R9 следует производить в реальных условиях эксплуатации двигателя.
По завершении процесса пуска двигателя начинает действовать третья часть нагрузки выпрямителя на диодном мосте VD2-VD5 — соединённые последовательно стабилитрон VD1 и излучающий диод оптрона U5. Когда напряжение на выходе моста достигает напряжения стабилизации стабилитрона (24 В), сопротивление последнего резко уменьшается. Через него и излучающий диод оптрона U5 начинает течь ток. Фотодинистор оптрона открывается, и реле K1 срабатывает, шунтируя своими контактами симисторы VS1 и VS2. С этого момента на электродвигатель M1 поступает полное сетевое напряжение.
Оптроны 3ОД101В применены в качестве оптронов U1-U4 только потому, что они были у меня в наличии. Поскольку напряжение, создаваемое фотодиодом одного оптрона, оказалось недостаточным для открывания транзистора, число оптронов было удвоено. Как излучающие диоды, так и фотодиоды каждой их пары соединены последовательно. С другими диодными оптронами эксперименты не проводились. Вполне возможно, что они тоже подойдут. Существуют сдвоенные диодные оптроны (например, АОД134АС), а также такие, что содержат два фотодиода, освещаемых одним излучающим диодом (например, АОД176А). Возможно, стоит попробовать и их.
При подборе замены транзисторам 2SC4517 следует обратить внимание на максимальное напряжение коллектор- эмиттер. Оно не должно быть меньше 600 В. Это же касается и максимального напряжения в выключенном состоянии симисторов VS1 и VS2.
Транзисторы 2SC4517 в рассматриваемом устройстве можно применять без теплоотводов. Нужно ли отводить тепло от симисторов, зависит от мощности электродвигателя и от того, как часто планируется его включать.
Реле K1 — РП-64 [3] с катушкой на 220 В, 50 Гц. Его можно заменить, например, на реле R20-3022-96-5230 [4] c двумя группами нормально разомкнутых контактов и катушкой на 230 В переменного тока. Конденсаторы C2 и C3 — плёночные. Микросхемы КР1167КП1Б можно заменить импортными симметричными динисторами DB3.
Рис. 2
Налаживание устройства плавного пуска следует начать с балансировки двух регуляторов. Для этого нужно, как показано на рис. 2, подать на него однофазное напряжение 220 В, подключив вместо электродвигателя M1 две лампы накаливания на 220 В мощностью 40.60 Вт. Выводы конденсатора C4 необходимо замкнуть перемычкой.
Подав питающее напряжение, установите подстроечным резистором R9 минимальную яркость свечения ламп, а подстроечным резистором R1 добейтесь одинаковой интенсивности их свечения. Отключив питание, удалите перемычку с конденсатора и снова включите устройство, контролируя напряжение на конденсаторе C5. Когда оно достигнет 25.26 В, должно сработать реле K1. Если с этим всё в порядке, можно проверить напряжение на лампах. Перед срабатыванием реле K1 оно должно быть не менее 190 В. Если напряжение на лампах меньше, можно уменьшить сопротивление резистора R2, но только так, чтобы не был превышен максимально допустимый ток управления оптронов U1-U4.
Теперь к устройству можно подключить электродвигатель и подать трёхфазное напряжение. На мой взгляд, подборку желательной продолжительности разгона лучше начинать с минимальной скорости нарастания напряжения на двигателе (движок подстроечно-го резистора R7 в верхнем по схеме положении) и минимального стартового напряжения (движок подстроечного резистора R9 в нижнем по схеме положении).
Хочу обратить внимание, что технически несложно отказаться от стабилизатора DA2, просто исключив его и относящиеся к нему элементы из схемы и соединив вместе провода, шедшие к аноду и катоду стабилизатора. Для регулировки стартового напряжения в этом случае устанавливают подстроеч-ные резисторы R1′ и R2′, показанные на схеме рис. 1 штриховыми линиями. Ноя бы не советовал так делать. Во-первых, это неудобно, поскольку оперировать придётся двумя подстроечными резисторами по очереди, стремясь не нарушать равенства значений напряжения на обмотках двигателя. Во-вторых, далеко не все подстроечные резисторы способны выдержать приложенное к ним напряжение около 400 В. В-третьих, в рассматриваемом устройстве резисторы R1′ и R2′, в отличие от других подстроечных резисторов, будут находиться под высоким напряжением относительно нейтрали трёхфазной сети, что может представлять опасность при случайном прикосновении к ним.
В заключение хочу сказать, что устройство плавного пуска не может заменить частотный регулятор скорости и продолжительное время поддерживать пониженную частоту вращения вала электродвигателя. С его помощью можно лишь увеличить время разгона до номинальных оборотов и снизить пусковой ток. Пребывание электродвигателя в режиме разгона дольше необходимого приведёт к перегреванию обмоток, потому что текущий через них в этом режиме ток хотя и значительно меньше стандартного пускового тока, но всё-таки превышает номинальный. В таком режиме двигатель очень чувствителен к нагрузке на валу и может остановиться при её незначительном повышении.
Некоторой аналогией устройства плавного пуска электродвигателя можно считать механизм сцепления в автомобиле. Постоянная работа асинхронного электродвигателя в режиме разгона подобна движению автомобиля с не полностью включённым сцеплением.
Литература
1. Аладышкин Б. Применение микросхемы КР1182ПМ1. Плавный пуск электродвигателя. — http://electrik.info/main/praktika/278-primenenie-mikrosxemy-kr1182pm1-plavnyj-pusk.html.
2. Плавный пуск трёхфазного асинхронни-ка. — http://kazus.ru/forums/showthread. php?t=12618.
3. Промежуточное реле РП-64. — http://www.rele.ru/d/d7323c0e96dc68ab5ffed6ea85cd1801.pdf.
4. R20 промышленные малогабаритные реле. —
Автор: П. Галашевский, г. Херсон, Украина
Дата публикации: 14.10.2013
Мнения читателей
- Павел / 21.02.2019 — 17:02
Моя новая почта: [email protected] - Рустем / 04.12.2018 — 04:57
Здравствуйте, Павел. Пытался отправить Вам письмо на электронку. Почта ругнулась на некорректный адрес. - Pavel / 29.11.2017 — 17:37
Меня несколько раз об этом спрашивали в письмах. Я на таких двигателях не экспериментировал, а те кто меня об этом спрашивали или не решились, или не отписались о результатах. К сожалению. Теоретически должно работать, а практически могут оказаться какие-нибудь тонкости, которые осложнят жизнь. Решайте сами. Если решитесь и возникнут сложности, готов помочь советом. - Александр / 23.09.2017 — 12:20
Здравствуйте Павел! Есть ли опыт применения вашего УПП на асинхронных электродвигателях на холстом ходу мощностью 35-45 кВат. - Вячеслав / 05.09.2017 — 20:36
Года четыре назад делал по этой схеме плавный пуск. Паше отдельное спасибо, сразу все не заработало, Паша помог проконсультировал и всё заработало. Почему пишу))). Так вот позвонил клиент которому делали, очень доволен все работает по сей день, и хочет что бы ему ещё сделали на двух кранах плавный пуск. Кстати два двигателя по 10квт работают одновременно. - Pavel / 28.04.2017 — 14:30
Здравствуйте. Рисунок печатной, разработанный журналом «Радио», можно найти здесь: ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/01/64.pdf С транзисторными оптопарами опытов не проводил. Будут ли они работать — не знаю. - jurgen / 24.04.2017 — 20:53
народ, а можно попросить поделиться печаткой? заранее благодарен [email protected] - jurgen / 24.04.2017 — 20:06
вопрос, а нельзя -ли применить оптопары на выходе которых транзистор. они очень распространены к примеру PC817 ? - Burner / 19.12.2016 — 17:02
Автору решпект. Он таки это сделал, и более того — у него заработало! Насчет до какой мощности можно использовать эту схему — подозреваю, что примерно до 3 кВт без вопросов — сли пусковой момент небольшой. Дальше чем больше движок, тем меньше пусковой момент допустим и тем сильнее он нагреется при пуске — т. е. тем реже его можно запускать. По ходу, в промышленных УПП используются довольно извращенные алгоритмы — т. е. сильно сложнее использованного здесь. - vitaliy / 16.05.2016 — 13:40
Здравствуйте!Не могу добиться разгона дв. т.к. сразу включается реле К1.Как сделать задержку вкл.К1 на 0.5-1.5сек.За ответ благодарен !Ответ на [email protected] Спасибо! - tika / 05.05.2015 — 14:00
Собрал уже 5 пусковых -все работает.Все двигатели 7,5КВ. Спасибо за проект. А главное не дорого. - Pavel / 08.04.2015 — 09:43
Всех желающих получить консультацию по плавному пуску прошу писать мне на почту. На эту страничку я захожу редко, но все кто писал мне на почту получили ответы. Схема рабочая, много людей ее повторило. Есть видео работы. Напоминаю мой e-mail: [email protected] - Олег / 20.06.2014 — 19:31
Добрый Вечер Павел! Заинтересовался Вашим УПП. Наша задачка: обеспечить правильный запуск/остановку асинхронного двигателя 35кВт, 400В, который является приводом через понижающий редуктор молота пресса, который, в свою очередь, «стучит» два удара в секунду. Кроме этого на двигатель еще посажены как нагрузки три (х2 стороны) цепные передачи, которые приводят в движение шестерни приводов подачи сырья. Вопрос: сможем ли мы использовать Вашу схему УПП заменив симисторы на более мощные? Возможно, что-то еще. С уважением, Олег / E-mail: [email protected] / г.Киев - Валерий / 21.02.2014 — 16:28
Народ скиньте рисунок плата сие чуда. Спасибо. [email protected] - Pavel / 03.01.2014 — 16:33
Здравствуйте, RipV. Номинал резистора в схеме на страницах журнала указан неправильно. Там и должно было быть 0,5W. Низкое напряжение на лампах может быть по нескольким причинам. В том числе — маленький коэффициент усиления транзисторов, деградация оптронов, параллельное (а не последовательное) соединение пар оптронов. Возможные методы решения проблемы: 1) Попробовать поставить транзисторы с бОльшим коэффициентом усиления (при этом не следует применять составные транзисторы). 2) Включить в последовательные цепочки не 2 а 3 оптрона. 3) Исключить из схемы подстроечный резистор R1, а ВСЕ четыре оптрона соединить последовательно. (В этом случае ток через резистор R2 уменьшится и будет достаточно конденсатора С1 емкостью 0,33 мкФ.) Мою схему повторили несколько человек, и у них этих проблем не возникло. Один из повторивших даже прислал видео. У меня есть несколько лишних, заведомо подходящих, оптронов, если нужно, могу Вам прислать в подарок. Для того, чтобы их получить, напишите мне на e-mail: [email protected] С уважением, Павел. - RipV / 30.12.2013 — 14:47
Здравствуйте! сделал по вашей схеме плавный пуск, с номиналами что указаны в схеме. У меня получилось напряжение на лампах 130В всего, а на конденсаторе С5 23В. При уменьшении сопротивления R2 напряжение на конденсаторе уменьшается еще сильнее — реле не срабатывает. Я увеличил емкость гасящего конденсатора до С1 0.47 мкФ и поставил сопротивление R2 1кОм 0.5Вт. При таких номиналах у меня напряжение на лампах выросло до 170В, на конденсаторе 25.1В реле срабатывает, но теперь греется резистор R2. R1 у меня многооборотник на 50 Ом. Скажите что я делаю не так. Как настроить устройство. чтоб было 190В на лампах и резистор так сильно не грелся. - Pavel / 27.11.2013 — 09:25
При условии использования указанных на схеме симисторов, мощность двигателя может быть примерно от 0,2 до 5…7 кВт. При установке более мощных симисторов мощность двигателя может быть пропорционально увеличена. При этом предпочтительнее использовать импортные симисторы. - 2010kira2010 / 01.11.2013 — 21:44
Здравствуйте! А на какую мощность стоит рассчитывать с подобным УПП?
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: