Las fallas ocasionales de las herramientas eléctricas portátiles (amoladoras, taladros eléctricos y sierras de calar) a menudo se asocian con su alta corriente de arranque y cargas dinámicas significativas en las partes de las cajas de cambios que se producen durante un arranque brusco del motor.
El arrancador suave del motor colector descrito en tiene un diseño complejo, tiene varias resistencias de precisión y requiere un ajuste minucioso. Utilizando el chip regulador de fase KR1182PM1, fue posible fabricar un dispositivo mucho más simple de propósito similar, que no requiere ajuste. A él se puede conectar cualquier herramienta eléctrica portátil alimentada por red monofásica de 220 V, 50 Hz sin necesidad de modificaciones. El motor arranca y se detiene mediante el interruptor de la herramienta eléctrica, y en su estado apagado el dispositivo no consume corriente y puede permanecer conectado a la red indefinidamente.
El esquema del dispositivo propuesto se muestra en la figura. El enchufe XP1 se conecta a la toma de corriente y el enchufe de la herramienta eléctrica se inserta en la toma XS1. Se pueden instalar y conectar en paralelo varios enchufes para herramientas trabajando alternativamente.
Cuando el circuito del motor de la herramienta eléctrica se cierra mediante su propio interruptor, se suministra voltaje al regulador de fase DA1. Comienza la carga del condensador C2 y el voltaje a través de él aumenta gradualmente. Como resultado, el retardo de activación de los tiristores internos del regulador, y con ellos el triac VSI, disminuye en cada medio ciclo posterior de la tensión de red, lo que conduce a un aumento suave de la corriente que fluye a través del motor y, como como resultado, un aumento en su velocidad. Con la capacitancia del condensador C2 indicada en el diagrama, la aceleración del motor eléctrico a la velocidad máxima tarda 2 ... 2,5 s, lo que prácticamente no crea un retraso en el funcionamiento, pero elimina por completo los choques térmicos y dinámicos en el mecanismo de la herramienta.
Después de apagar el motor, el condensador C2 se descarga a través de la resistencia R1. y después de 2...3 seg. todo está listo para reiniciar. Al reemplazar la resistencia fija R1 por una variable, puede ajustar suavemente la potencia entregada a la carga. Disminuye a medida que disminuye la resistencia.
La resistencia R2 limita la corriente del electrodo de control triac y los condensadores C1 y C3 son elementos de un circuito típico para encender el regulador de fase DA1.
Todas las resistencias y condensadores están soldados directamente a los pines del chip DA1. Junto con ellos, se coloca en una caja de aluminio hecha de un encendedor de lámpara fluorescente y se llena con compuesto epoxi. Solo salen dos cables conectados a las salidas del triac. Antes del vertido, se taladró un orificio en la parte inferior del cuerpo, en el que se insertó un tornillo M3 con rosca hacia afuera. Con este tornillo se fija el conjunto al disipador de calor del triac VS1 con una superficie de 100 cm2, este diseño ha demostrado ser bastante fiable cuando se opera en condiciones de alta humedad y polvo.
El dispositivo no requiere ninguna configuración. Se puede utilizar cualquier triac, con una clase de voltaje de al menos 4 (es decir, con un voltaje de funcionamiento máximo de al menos 400 V) y con una corriente máxima de 25-50 A. Debido al arranque suave del motor, el La corriente de arranque no excede la corriente nominal. La reserva es necesaria sólo en caso de atasco de la herramienta.
El dispositivo ha sido probado con herramientas eléctricas de hasta 2,2 nkW. Dado que el regulador DA1 asegura el flujo de corriente en el circuito del electrodo de control del triac VS1 durante toda la parte activa del medio ciclo, no hay restricción en la potencia de carga mínima. El autor incluso conectó una afeitadora eléctrica "Jarkov" al dispositivo fabricado.
K. Moroz, Nadym, YNAO
LITERATURA
1. Biryukov S. Arrancador suave automático de motores eléctricos de colector - Radio 1997, N * 8. P. 40 42
2. Nemich A. Chip KR1182PM1 - controlador de potencia de fase - Radio 1999, N "7, p. 44-46.
Como sabes, la corriente de arranque de un motor eléctrico puede ser varias veces superior a la corriente nominal, y si el motor es potente, encenderlo provoca una caída de tensión en la red de suministro, lo que puede provocar un mal funcionamiento de los dispositivos sensibles a este tipo de averías. .
Esto se aplica plenamente a las herramientas eléctricas que se basan en motores eléctricos. Un tirón de arranque característico al encender una poderosa herramienta eléctrica de mano (parece estar "tratando de escapar" de las manos) puede provocar lesiones si se usa de manera inepta.
Diagrama esquemático de un dispositivo para herramientas eléctricas de arranque suave.
Oscilogramas que explican el principio de funcionamiento del dispositivo de arranque suave del motor eléctrico.
Placa de circuito del dispositivo
Ubicación de piezas en placa de circuito impreso sistemas de arranque suave
Además, los modos de arranque provocan un mayor desgaste de sus componentes mecánicos. Estas consecuencias negativas se pueden evitar implementando el llamado arranque suave del motor eléctrico, en el que su velocidad de rotación aumenta de cero a nominal en unos pocos segundos.
Es este problema el que resuelve el dispositivo ofrecido a la atención de los lectores. Su prototipo era una unidad electrónica utilizada por algunas empresas en herramientas eléctricas portátiles. Como función adicional, se proporciona un control manual suave de la velocidad.
El dispositivo se puede utilizar en una herramienta eléctrica con una tensión de alimentación de 220 V y un consumo de corriente de hasta 16 A. En la práctica, es mejor limitar la carga a una potencia de no más de 2,5 kW.
El dispositivo descrito está integrado por el autor en una amoladora angular Sparky con una potencia de 2,1 kW. En la fig. se muestra una fotografía del dispositivo montado en su estuche. 5.
Molinillo de arranque suave El circuito, que está integrado en el microcircuito KR1182PM1 (microcircuito de control de fase), le permite arrancar de forma suave y segura no solo la amoladora, sino también cualquier herramienta eléctrica potente. El circuito de arranque suave es bastante sencillo y no requiere ninguna configuración.
Es posible encender cualquier herramienta eléctrica que funcione con una fuente de alimentación de 220 voltios en el circuito sin ningún cambio. El arranque y apagado del motor eléctrico de la amoladora angular se realiza mediante el botón eléctrico de la propia herramienta eléctrica.
El diagrama de arranque suave para la amoladora se muestra en la siguiente figura. El conector XP1 está conectado a una toma de corriente de 220 voltios y un enchufe de amoladora está enchufado en el XS1 (enchufe). Es posible instalar y conectar en paralelo varias tomas para herramientas eléctricas que funcionen de forma alterna.
Cuando se presiona el botón de la herramienta eléctrica, el circuito se cierra y DA1 (regulador de fase) recibe energía. En este caso, el condensador C2 comienza a cargarse, lo que conduce a un aumento suave del voltaje a través de él. El resultado de esto es un retraso en la apertura de los tiristores (interiores) del regulador, y con ellos el triac VSI. El retraso disminuye en cada semiciclo de la tensión de red, por lo que la tensión que fluye a través del motor eléctrico de la amoladora aumenta suavemente y, en consecuencia, sus revoluciones también aumentan gradualmente.
Con el valor de la capacitancia del capacitor C2, que se indica en este diagrama, se obtiene un conjunto suave de revoluciones con cantidad minima hasta el valor nominal tarda unos 2 segundos, lo que es suficiente para proteger la herramienta eléctrica de situaciones dinámicas y golpe de calor y al mismo tiempo garantizar un trabajo cómodo con la amoladora.
Después de apagar el motor eléctrico de la amoladora, la capacitancia C2 se descarga a través de la resistencia R1 y después de 3 segundos el circuito de arranque suave de la amoladora está listo para un nuevo arranque. Al reemplazar la resistencia constante R1 con variables, es posible cambiar suavemente la potencia suministrada al motor eléctrico. La resistencia R2 reduce la corriente que fluye a través del electrodo de control del triac, y las capacitancias C1 y SZ son los componentes de radio de un circuito típico para conectar el microcircuito KR1182PM1.
Todas las resistencias y capacitancias están soldadas directamente a los terminales del microcircuito KR1182PM1.
Es posible utilizar cualquier triac, con una tensión máxima de funcionamiento superior a 400 V y con una corriente máxima de al menos 25 amperios (dependiendo de la potencia de la amoladora angular). Debido al arranque suave del motor eléctrico de la amoladora angular, su corriente de arranque no supera la corriente nominal. El margen actual sólo es necesario en caso de que la herramienta eléctrica se atasque.
El circuito de arranque suave ha sido probado con herramientas de hasta 2,2 kW. Dado que el chip KR1182PM1 garantiza el flujo de corriente en el circuito de electrodos del triac (de control) VS1 durante todo el fase activa medio ciclo, entonces no hay restricciones en la potencia mínima de la carga conectada.
Muchas herramientas eléctricas, especialmente las de años anteriores, no están equipadas con un arrancador suave. Estas herramientas se lanzan con un fuerte tirón, como resultado de lo cual se produce un mayor desgaste de los cojinetes, engranajes y todas las demás piezas móviles. Aparecen grietas en los revestimientos aislantes de barniz, que tienen relación directa al fallo prematuro de la herramienta.
Para eliminar este fenómeno negativo, existe un circuito no muy complicado en un regulador de potencia integrado, que se desarrolló en la Unión Soviética, pero todavía no es difícil comprarlo en Internet. El precio es de 40 rublos y más. Se llama KR1182PM1. Funciona bien en varios dispositivos de control. Pero montaremos un sistema de arranque suave.
Diagrama de arrancador suave
Ahora veamos el esquema en sí.
Como puedes ver, no hay muchos componentes y no son caros.
Tomará
- Chip-KR1182PM1.
- R1 - 470 ohmios. R2 - 68 kiloohmios.
- C1 y C2 - 1 microfaradio - 10 voltios.
- C3 - 47 microfaradios - 10 voltios.
La potencia del dispositivo depende de la marca de triac que le suministres.
Por ejemplo, el valor promedio de la corriente en estado abierto para diferentes triacs:
- BT139-600 - 16 amperios,
- BT138-800 - 12 amperios,
- BTA41-600 - 41 amperios.
Montaje del dispositivo
Puedes poner cualquier otro que tengas y que te convenga en cuanto a potencia, pero debes tener en cuenta que cuanto más potente sea el triac, menos se calentará, por lo que durará más. Dependiendo de la carga, también es necesario utilizar un radiador de refrigeración para el triac.Instalé el BTA41-600, no se le puede instalar ningún radiador, es lo suficientemente potente y no se calienta durante el funcionamiento repetido a corto plazo, con una carga de hasta dos kilovatios. No tengo una herramienta más poderosa. Si planea conectar una carga más potente, piense en la refrigeración.
Recopilemos las piezas para montar el dispositivo.
También necesitamos un enchufe "cerrado" y un cable de alimentación con enchufe.
Es bueno ajustar el tamaño de la placa con unas tijeras grandes. Se corta de forma fácil, sencilla y prolija.
Coloque los componentes en la placa de pruebas. Para un microcircuito, es mejor soldar un enchufe especial, cuesta un centavo, pero facilita mucho el trabajo. No hay riesgo de sobrecalentar las patas del microcircuito, no debe temer la electricidad estática e incluso si el microcircuito se quema, puede reemplazarlo en un par de segundos. Basta con sacar el quemado e introducir el entero.
Soldamos las piezas inmediatamente.
Colocamos piezas nuevas en el tablero, remitiéndonos al diagrama.
Soldar con cuidado.
Para el triac, es necesario perforar ligeramente los nidos.
Y así en orden.
Insertamos y soldamos el jumper y otras partes.
Soldamos.
Comprobamos el cumplimiento del diagrama e insertamos el microcircuito en el enchufe, sin olvidar la llave.
Insertamos el circuito terminado en el tomacorriente.
Conectamos la alimentación a la toma de corriente y al circuito.
Mire el vídeo de prueba de este dispositivo. Se muestra claramente el cambio en el comportamiento del dispositivo al inicio.
Mucha suerte en tus negocios e inquietudes.
¿Quién quiere esforzarse, gastar dinero y tiempo en reequipar dispositivos y mecanismos que ya funcionan perfectamente? Como muestra la práctica, hay muchos. Aunque no todo el mundo en la vida se encuentra con equipos industriales equipados con potentes motores eléctricos, en la vida cotidiana se encuentran constantemente con motores eléctricos, aunque no tan voraces y potentes. Bueno, seguro que todos usaron el ascensor.
¿Son los motores y las cargas un problema?
El hecho es que prácticamente cualquier motor eléctrico, en el momento de arrancar o detener el rotor, experimenta cargas enormes. Cuanto más potente sea el motor y el equipo que impulsa, mayor será el coste de su funcionamiento.
Probablemente, la carga más significativa que cae sobre el motor en el momento del arranque es un exceso múltiple, aunque a corto plazo, de la corriente nominal de funcionamiento de la unidad. Tras unos segundos de funcionamiento, cuando el motor eléctrico alcance su velocidad nominal, la corriente consumida por el mismo también volverá a los niveles normales. Para garantizar el suministro eléctrico necesario tener que aumentar la capacidad de los equipos eléctricos y líneas conductoras lo que hace subir sus precios.
Cuando se pone en marcha un potente motor eléctrico, debido a su elevado consumo, se produce una “bajada” de la tensión de alimentación, lo que puede provocar averías o fallos en los equipos alimentados con él desde la misma línea. Además, se reduce la vida útil de los equipos de suministro de energía.
En caso de situaciones de emergencia que hayan provocado que el motor se queme o se sobrecaliente gravemente, Las propiedades del acero del transformador pueden cambiar. Tanto es así que tras la reparación el motor perderá hasta un treinta por ciento de potencia. En tales circunstancias, ya no es apto para un funcionamiento posterior y es necesario sustituirlo, lo que tampoco es barato.
¿Para qué sirve un comienzo suave?
Parecería que todo está correcto, y el equipo está diseñado para ello. Pero siempre hay un "pero". En nuestro caso, son varios:
- en el momento de arrancar el motor eléctrico, la corriente de suministro puede exceder la nominal entre cuatro y media y cinco veces, lo que conduce a un calentamiento significativo de los devanados, y esto no es muy bueno;
- arrancar el motor mediante conexión directa provoca sacudidas, que afectan principalmente la densidad de los mismos devanados, aumentan la fricción de los conductores durante el funcionamiento, acelera la destrucción de su aislamiento y, con el tiempo, puede provocar un cortocircuito entre vueltas;
- Las sacudidas y vibraciones antes mencionadas se transmiten a toda la unidad accionada. Es realmente poco saludable porque puede causar daños a sus partes móviles: sistemas de engranajes, correas de transmisión, cintas transportadoras o simplemente imagínese viajando en un ascensor que se mueve. En el caso de bombas y ventiladores, existe el riesgo de deformación y destrucción de turbinas y álabes;
- No te olvides de los productos que puedan estar en la línea de producción. Pueden caerse, desmoronarse o romperse debido a tal tirón;
- Bueno, y probablemente el último de los puntos que merece atención es el costo de operación de dicho equipo. Estamos hablando no solo de costosas reparaciones asociadas con frecuentes cargas críticas, sino también de una cantidad tangible de electricidad gastada de manera ineficiente.
Parecería que todas las dificultades operativas anteriores son inherentes sólo a equipos industriales potentes y voluminosos, pero no es así. Todo esto puede convertirse en un dolor de cabeza para cualquier profano medio. En primer lugar, esto se aplica a las herramientas eléctricas.
Las características específicas del uso de unidades tales como sierras de calar eléctricas, taladros, amoladoras y similares implican múltiples ciclos de arranque y parada dentro de un período de tiempo relativamente corto. Este modo de funcionamiento, en la misma medida, afecta a su durabilidad y consumo energético, así como a sus homólogos industriales. Con todo esto, no hay que olvidar que los sistemas de arranque suave incapaz de controlar la velocidad del motor o invertir su dirección. También es imposible aumentar el par de arranque o reducir la corriente por debajo de lo necesario para iniciar la rotación del rotor del motor.
Video: Arranque suave, ajuste y protección del colector. motor
Opciones para sistemas de arranque suave para motores eléctricos.
Sistema estrella-triángulo
Uno de los sistemas de arranque más utilizados para motores asíncronos industriales. Su principal ventaja es la sencillez. El motor arranca cuando se conmutan los devanados del sistema en estrella, después de lo cual, cuando se establece la velocidad nominal, cambia automáticamente a conmutación en triángulo. este tipo de comienzo le permite lograr una corriente casi un tercio menor que con el arranque directo del motor eléctrico.
Sin embargo, este método no es adecuado para mecanismos con pequeña inercia rotacional. Entre ellos se incluyen, por ejemplo, ventiladores y bombas pequeñas debido al reducido tamaño y peso de sus turbinas. En el momento de la transición de la configuración "estrella" a la configuración "delta", reducirán drásticamente la velocidad o se detendrán por completo. Como resultado, después de la conmutación, el motor eléctrico esencialmente se reinicia. Es decir, al final, no solo logrará ahorrar en el recurso del motor, sino que, muy probablemente, obtendrá un exceso de electricidad.
Vídeo: Conexión de un motor asíncrono trifásico en estrella o en triángulo
Arrancador suave de motor electrónico
El arranque suave del motor se puede realizar mediante triacs incluidos en el circuito de control. Existen tres esquemas para dicha inclusión: monofásico, bifásico y trifásico. Cada uno de ellos tiene su propio funcionalidad y costo final, respectivamente.
Estos esquemas generalmente es posible reducir la corriente de arranque hasta dos o tres nominales. Además, es posible reducir el importante calentamiento inherente al mencionado sistema estrella-triángulo, lo que contribuye a aumentar la vida útil de los motores eléctricos. Debido a que el arranque del motor se controla reduciendo el voltaje, la aceleración del rotor se realiza de manera suave y no abrupta, como en otros esquemas.
En general, se asignan varias tareas clave a los sistemas de arranque suave del motor:
- el principal: reducir la corriente de arranque a tres o cuatro nominales;
- reducción de la tensión de alimentación del motor, en presencia de capacidades y cableado adecuados;
- mejora de los parámetros de arranque y frenado;
- Protección de emergencia de la red contra sobrecargas de corriente.
Circuito de arranque monofásico
Este esquema está diseñado para arrancar motores eléctricos con una potencia de no más de once kilovatios. Esta opción se utiliza si es necesario suavizar el impacto en el arranque, y no importa el frenado, el arranque suave y la reducción de la corriente de arranque. En primer lugar, por la imposibilidad de organizar este último en tal esquema. Pero debido a la producción más barata de semiconductores, incluidos los triacs, se descontinuan y rara vez se encuentran;
Circuito de arranque bifásico.
Este esquema está diseñado para regular y arrancar motores con una potencia de hasta doscientos cincuenta vatios. Estos sistemas de arranque suave a veces equipado con un contactor de derivación Sin embargo, para reducir el costo del dispositivo, esto no resuelve el problema del suministro de energía asimétrico de las fases, que puede provocar un sobrecalentamiento;
Circuito de arranque trifásico
Este circuito es el sistema de arranque suave más confiable y versátil para motores eléctricos. La potencia máxima de los motores controlados por dicho dispositivo está limitada exclusivamente por la resistencia térmica y eléctrica máxima de los triacs utilizados. Su la versatilidad le permite implementar muchas funciones tales como: freno dinámico, flyback o campo magnético y balanceo limitador de corriente.
Un elemento importante El último de los circuitos mencionados es el contactor de derivación, que se analizó anteriormente. Él permite asegurar el régimen térmico correcto del sistema de arranque suave del motor eléctrico, después de que el motor haya alcanzado su velocidad normal de funcionamiento, evitando que se sobrecaliente.
Los arrancadores suaves de motores eléctricos que existen en la actualidad, además de las propiedades anteriores, están diseñados para su funcionamiento conjunto con diversos controladores y sistemas de automatización. Tienen la capacidad de encenderse a la orden del operador o sistema global gestión. En tales circunstancias, en el momento de encender las cargas, pueden producirse interferencias que pueden provocar fallos de funcionamiento en la automatización, por lo que conviene cuidar los sistemas de protección. El uso de circuitos de arranque suave puede reducir significativamente su impacto.
Arranque suave de bricolaje
La mayoría de los sistemas enumerados anteriormente en realidad no son aplicables en condiciones domésticas. En primer lugar, porque en casa rara vez utilizamos motores asíncronos trifásicos. Pero los motores monofásicos de colección son más que suficientes.
Existen muchos esquemas para el arranque suave de los motores. La elección de uno específico depende únicamente de ti, pero en principio, teniendo ciertos conocimientos de ingeniería de radio, manos hábiles y ganas, es bastante puedes preparar un entrante casero decente lo que prolongará la vida útil de sus herramientas eléctricas y electrodomésticos en los años venideros.
