I guasti occasionali degli utensili elettrici manuali - smerigliatrici, trapani elettrici e seghetti alternativi sono spesso associati alla loro elevata corrente di avviamento e ai significativi carichi dinamici sulle parti dei cambi che si verificano durante un brusco avviamento del motore.
L'avviatore statico del motore del collettore descritto in è complesso nel design, ha diversi resistori di precisione e richiede una regolazione scrupolosa. Utilizzando il chip regolatore di fase KR1182PM1, è stato possibile produrre un dispositivo molto più semplice con uno scopo simile, che non richiede regolazioni. Ad esso può essere collegato qualsiasi elettroutensile portatile alimentato da una rete monofase 220 V, 50 Hz senza alcuna modifica. Il motore viene avviato e arrestato dall'interruttore dell'utensile elettrico e, nello stato spento, il dispositivo non consuma corrente e può rimanere connesso alla rete indefinitamente.
Lo schema del dispositivo proposto è mostrato in figura. La spina dell'XP1 è collegata alla presa di rete e la spina di alimentazione dell'utensile elettrico è inserita nella presa XS1. È possibile installare e collegare in parallelo più prese per utensili che lavorano in modo alternato.
Quando il circuito del motore dell'utensile elettrico viene chiuso dal proprio interruttore, viene fornita tensione al regolatore di fase DA1. Inizia la carica del condensatore C2, la tensione ai suoi capi aumenta gradualmente. Di conseguenza, il ritardo di accensione dei tiristori interni del regolatore, e con essi il triac VSI, diminuisce in ogni semiciclo successivo della tensione di rete, il che porta ad un aumento graduale della corrente che scorre attraverso il motore e, come un risultato, un aumento della sua velocità. Con la capacità del condensatore C2 indicata nel diagramma, l'accelerazione del motore elettrico alla velocità massima richiede 2 ... 2,5 s, il che praticamente non crea un ritardo nel funzionamento, ma elimina completamente gli shock termici e dinamici nel meccanismo dell'utensile.
Dopo lo spegnimento del motore, il condensatore C2 viene scaricato attraverso il resistore R1. e dopo 2...3 sec. tutto è pronto per ripartire. Sostituendo la resistenza fissa R1 con una variabile, è possibile regolare senza problemi la potenza erogata al carico. Diminuisce al diminuire della resistenza.
Il resistore R2 limita la corrente dell'elettrodo di controllo del triac e i condensatori C1 e C3 sono elementi di un circuito tipico per l'accensione del regolatore di fase DA1.
Tutti i resistori e i condensatori sono saldati direttamente ai pin del chip DA1. Insieme a loro, è collocato in una custodia di alluminio da una lampada fluorescente e riempito con un composto epossidico. Vengono fatti uscire solo due fili collegati alle uscite del triac. Prima di versare, è stato praticato un foro nella parte inferiore del corpo, in cui è stata inserita una vite M3 con una filettatura verso l'esterno. Con questa vite, l'assieme viene fissato al dissipatore di calore del triac VS1 con un'area di 100 cm2. Questo design si è rivelato abbastanza affidabile quando si opera in condizioni di elevata umidità e polverosità.
Il dispositivo non richiede alcuna configurazione. Può essere utilizzato qualsiasi triac, con una classe di tensione di almeno 4 (cioè con una tensione massima di esercizio di almeno 400 V) e con una corrente massima di 25-50 A. A causa dell'avviamento regolare del motore, il la corrente di avviamento non supera la corrente nominale. La riserva è necessaria solo in caso di inceppamento dell'utensile.
Il dispositivo è stato testato con utensili elettrici fino a 2,2 kW. Poiché il regolatore DA1 garantisce il flusso di corrente nel circuito dell'elettrodo di controllo del triac VS1 durante l'intera parte attiva del semiciclo, non vi è alcuna restrizione sulla potenza di carico minima. L'autore ha persino collegato un rasoio elettrico "Kharkov" al dispositivo fabbricato.
K. Moroz, Nadym, YNAO
LETTERATURA
1. Biryukov S. Avviatore graduale per motori elettrici da collezione - Radio 1997, N * 8. p. 40 42
2. Nemich A. Chip KR1182PM1 - controller di potenza di fase - Radio 1999, N "7, p. 44-46.
Come sapete, la corrente di spunto di un motore elettrico può essere diverse volte superiore alla corrente nominale e, se il motore è potente, l'accensione provoca una caduta di tensione nella rete di alimentazione, che può causare malfunzionamenti di dispositivi sensibili a tali guasti .
Questo vale pienamente per gli utensili elettrici, che sono basati su motori elettrici. Un caratteristico strappo di avviamento quando si accende un potente utensile elettrico portatile (sembra che stia "cercando di scappare" dalle mani) può causare lesioni se usato in modo inadeguato.
Diagramma schematico di un dispositivo per elettroutensili con avviamento graduale
Oscillogrammi che spiegano il principio di funzionamento del dispositivo di avviamento graduale del motore elettrico
Scheda del dispositivo
Posizione delle parti sulla scheda a circuito stampato del sistema di avvio graduale
Inoltre, le modalità di avviamento causano una maggiore usura dei suoi componenti meccanici. Queste conseguenze negative possono essere evitate implementando il cosiddetto soft start del motore elettrico, in cui la sua velocità di rotazione aumenta da zero a nominale in pochi secondi.
È questo problema che risolve il dispositivo offerto all'attenzione dei lettori. Il suo prototipo era un'unità elettronica utilizzata in utensili elettrici portatili da alcune aziende. Come funzione aggiuntiva, viene fornito un regolare controllo manuale della velocità.
Il dispositivo può essere utilizzato in un elettroutensile con una tensione di alimentazione di 220 V e un consumo di corrente fino a 16 A. In pratica è meglio limitare il carico a una potenza non superiore a 2,5 kW.
Il dispositivo descritto è integrato dall'autore in una smerigliatrice angolare Sparky con una potenza di 2,1 kW. Una foto del dispositivo montato nella sua custodia è mostrata in fig. 5.
Smerigliatrice ad avviamento regolare il circuito, che è costruito sul microcircuito KR1182PM1 (microcircuito di controllo di fase), consente di avviare in modo fluido e sicuro non solo la smerigliatrice, ma anche qualsiasi potente utensile elettrico. Il circuito di soft start è abbastanza semplice e non richiede alcuna configurazione.
È possibile accendere qualsiasi utensile elettrico che funziona con un'alimentazione a 220 volt al circuito senza alcuna modifica. L'avviamento e lo spegnimento del motore elettrico della smerigliatrice angolare avviene tramite il pulsante elettrico dell'utensile elettrico stesso.
Il diagramma di avviamento graduale per il macinacaffè è mostrato nella figura seguente. Il connettore XP1 è collegato a una presa di corrente da 220 volt e una spina per smerigliatrice è collegata all'XS1 (presa). È possibile installare e collegare in parallelo più prese per utensili elettrici funzionanti in modo alternato.
Quando si preme il pulsante dell'utensile elettrico, il circuito si chiude e viene alimentato DA1 (regolatore di fase). In questo caso, il condensatore C2 inizia a caricarsi, il che porta a un aumento graduale della tensione ai suoi capi. Il risultato di ciò è un ritardo nell'apertura dei tiristori (interni) del regolatore e con essi il triac VSI. Il ritardo diminuisce ad ogni semiciclo della tensione di rete, per cui la tensione che scorre attraverso il motore elettrico della smerigliatrice angolare aumenta gradualmente e, di conseguenza, anche i suoi giri aumentano gradualmente.
Con il valore della capacità del condensatore C2, indicato in questo diagramma, un aumento graduale della velocità dall'importo minimo al valore nominale richiede circa 2 secondi, il che è abbastanza per proteggere l'utensile elettrico da shock dinamici e termici, e allo stesso tempo garantire un lavoro confortevole con la smerigliatrice angolare.
Dopo aver spento il motore elettrico del macinino, la capacità C2 si scarica attraverso la resistenza R1 e dopo 3 secondi il circuito di soft start del macinino è pronto per un nuovo avviamento. Sostituendo la resistenza costante R1 con variabili, è possibile variare dolcemente la potenza fornita al motore elettrico. La resistenza R2 riduce la corrente che scorre attraverso l'elettrodo di controllo del triac e le capacità C1 e SZ sono i componenti radio di un tipico circuito per il collegamento del microcircuito KR1182PM1.
Tutte le resistenze e le capacità sono saldate direttamente ai terminali del microcircuito KR1182PM1.
È possibile utilizzare qualsiasi triac, con una tensione massima di esercizio superiore a 400 V e con una corrente massima di almeno 25 ampere (a seconda della potenza della smerigliatrice angolare). A causa dell'avviamento regolare del motore elettrico della smerigliatrice angolare, la sua corrente di avviamento non supera la corrente nominale. Il margine di corrente è necessario solo in caso di inceppamento dell'utensile elettrico.
Il circuito di avviamento graduale è stato testato con strumenti fino a 2,2 kW. Poiché il chip KR1182PM1 garantisce il flusso di corrente nel circuito dell'elettrodo del triac (di controllo) VS1 durante l'intera fase attiva del semiciclo, non ci sono restrizioni sulla potenza minima del carico collegato.
Molti utensili elettrici, soprattutto quelli degli anni precedenti, non sono dotati di soft starter. Tali strumenti vengono lanciati con un potente scatto, a seguito del quale aumenta l'usura di cuscinetti, ingranaggi e tutte le altre parti mobili. Nei rivestimenti isolanti della vernice compaiono crepe, che sono direttamente correlate al guasto prematuro dello strumento.
Per eliminare questo fenomeno negativo, c'è un circuito non molto complicato su un controller di potenza integrato, che è stato sviluppato in Unione Sovietica, ma non è ancora difficile acquistarlo su Internet. Il prezzo è da 40 rubli e oltre. Si chiama KR1182PM1. Funziona bene in vari dispositivi di controllo. Ma assembleremo un sistema di avvio graduale.
Schema dell'avviatore graduale
Ora diamo un'occhiata allo schema stesso.
Come puoi vedere, i componenti non sono moltissimi e non sono costosi.
Ci vorrà
- Chip - KR1182PM1.
- R1 - 470 Ohm. R2 - 68 kilo ohm.
- C1 e C2 - 1 microfarad - 10 volt.
- C3 - 47 microfarad - 10 volt.
La potenza del dispositivo dipende dalla marca del triac fornito.
Ad esempio, il valore medio della corrente nello stato aperto per diversi triac:
- BT139-600 - 16 ampere,
- BT138-800 - 12 ampere,
- BTA41-600 - 41 ampere.
Assemblaggio del dispositivo
Puoi metterne altri che hai e che si adattano alla tua potenza, ma tieni presente che più potente è il triac, meno si scalderà, il che significa che funzionerà più a lungo. A seconda del carico, è necessario utilizzare anche un radiatore di raffreddamento per il triac.Ho installato il BTA41-600, non è possibile installare un radiatore per questo, è abbastanza potente e non si riscalda durante il funzionamento ripetuto a breve termine, con un carico fino a due kilowatt. Non ho uno strumento più potente. Se prevedi di collegare un carico più potente, pensa al raffreddamento.
Raccogliamo le parti per il montaggio del dispositivo.
Abbiamo anche bisogno di una presa “chiusa” e di un cavo di alimentazione con spina.
È bene regolare le dimensioni della breadboard con delle forbici grandi. Taglia facilmente, semplicemente e con precisione.
Posiziona i componenti sulla breadboard. Per un microcircuito è meglio saldare una presa speciale, costa un centesimo, ma rende il lavoro molto semplice. Non c'è il rischio di surriscaldare le gambe del microcircuito, non devi aver paura dell'elettricità statica e, anche se il microcircuito si brucia, puoi sostituirlo in un paio di secondi. Basta estrarre quello bruciato e inserire quello intero.
Saldiamo le parti immediatamente.
Posizioniamo nuove parti sul tabellone, facendo riferimento al diagramma.
Saldare con cura.
Per il triac, i nidi devono essere leggermente perforati.
E così in ordine.
Inseriamo e saldiamo il ponticello e altre parti.
Saldiamo.
Verifichiamo la conformità allo schema e inseriamo il microcircuito nella presa, senza dimenticare la chiave.
Inseriamo il circuito finito nella presa.
Colleghiamo l'alimentazione alla presa e al circuito.
Si prega di guardare il video di prova di questo dispositivo. Viene chiaramente mostrato il cambiamento nel comportamento del dispositivo all'avvio.
Buona fortuna per i tuoi affari e preoccupazioni.
Chi vuole sforzarsi, spendere soldi e tempo per riequipaggiare dispositivi e meccanismi che già funzionano perfettamente? Come mostra la pratica - molti. Sebbene non tutti nella vita incontrino apparecchiature industriali dotate di potenti motori elettrici, incontrano costantemente, anche se non così voraci e potenti, motori elettrici nella vita di tutti i giorni. Beh, tutti hanno usato l'ascensore, di sicuro.
I motori e i carichi sono un problema?
Il fatto è che praticamente tutti i motori elettrici, al momento di avviare o arrestare il rotore, subiscono carichi enormi. Più potente è il motore e l'attrezzatura che guida, maggiore è il costo del suo funzionamento.
Probabilmente, il carico più significativo che grava sul motore al momento dell'avviamento è un eccesso multiplo, anche se di breve durata, della corrente nominale di esercizio dell'unità. Dopo alcuni secondi di funzionamento, quando il motore elettrico raggiunge la velocità nominale, anche la corrente da esso assorbita tornerà al livello normale. Per garantire la necessaria alimentazione devono aumentare la capacità delle apparecchiature elettriche e delle linee conduttive che fa salire i loro prezzi.
Quando un potente motore elettrico viene avviato, a causa del suo elevato consumo, si verifica un "prelievo" della tensione di alimentazione, che può portare a malfunzionamenti o guasti alle apparecchiature alimentate con esso dalla stessa linea. Inoltre, la vita utile delle apparecchiature di alimentazione è ridotta.
In caso di situazioni di emergenza che hanno causato l'incendio del motore o il suo forte surriscaldamento, le proprietà dell'acciaio per trasformatori possono cambiare tanto che dopo la riparazione il motore perderà fino al trenta percento di potenza. In tali circostanze, non è più adatto per ulteriori operazioni e richiede la sostituzione, che non è nemmeno economica.
A cosa serve un soft start?
Sembrerebbe che tutto sia corretto e l'attrezzatura è progettata per questo. Ma c'è sempre un "ma". Nel nostro caso ce ne sono diversi:
- al momento dell'avviamento del motore elettrico, la corrente di alimentazione può superare da quattro e mezzo a cinque volte quella nominale, il che porta a un riscaldamento significativo degli avvolgimenti, e questo non è molto buono;
- l'avviamento del motore per collegamento diretto porta a scatti, che influiscono principalmente sulla densità degli stessi avvolgimenti, aumentando l'attrito dei conduttori durante il funzionamento, accelera la distruzione del loro isolamento e, nel tempo, possono portare a un cortocircuito tra le spire;
- i suddetti sobbalzi e vibrazioni vengono trasmessi all'intera unità condotta. Non è affatto salutare, perché può causare danni alle sue parti mobili: sistemi di ingranaggi, cinghie di trasmissione, nastri trasportatori o semplicemente immagina di guidare in un ascensore che si contrae. Nel caso di pompe e ventilatori, questo è il rischio di deformazione e distruzione di turbine e pale;
- non dimenticare i prodotti che potrebbero essere sulla linea di produzione. Possono cadere, sgretolarsi o rompersi a causa di un tale sussulto;
- Bene, e probabilmente l'ultimo dei punti che meritano attenzione è il costo del funzionamento di tali apparecchiature. Non stiamo parlando solo di riparazioni costose associate a carichi critici frequenti, ma anche di una quantità tangibile di elettricità spesa in modo inefficiente.
Sembrerebbe che tutte le difficoltà operative di cui sopra siano inerenti solo a apparecchiature industriali potenti e ingombranti, tuttavia non è così. Tutto questo può diventare un mal di testa per qualsiasi profano medio. Prima di tutto, questo vale per gli utensili elettrici.
Le specifiche dell'uso di tali unità come seghetti alternativi elettrici, trapani, smerigliatrici e simili implicano più cicli di avvio e arresto entro un periodo di tempo relativamente breve. Questa modalità di funzionamento, nella stessa misura, influisce sulla loro durata e sul consumo di energia, nonché sulle loro controparti industriali. Con tutto questo, non bisogna dimenticare che i sistemi di avviamento graduale incapace di controllare il regime del motore o invertire la loro direzione. È inoltre impossibile aumentare la coppia di spunto o ridurre la corrente al di sotto di quanto necessario per avviare la rotazione del rotore del motore.
Video: avvio graduale, regolazione e protezione del collettore. motore
Opzioni per sistemi di avviamento graduale per motori elettrici
Sistema stella-triangolo
Uno dei sistemi di avviamento più utilizzati per motori asincroni industriali. Il suo principale vantaggio è la semplicità. Il motore si avvia quando vengono commutati gli avvolgimenti del sistema stellare, dopodiché, quando viene impostata la velocità nominale, passa automaticamente alla commutazione a triangolo. Questo tipo di inizio consente di ottenere una corrente inferiore di quasi un terzo rispetto all'avviamento diretto del motore elettrico.
Tuttavia, questo metodo non è adatto per meccanismi con una piccola inerzia rotazionale. Questi includono, ad esempio, ventilatori e piccole pompe a causa delle dimensioni e del peso ridotti delle loro turbine. Al momento del passaggio dalla configurazione "stella" a quella "delta", ridurranno drasticamente la velocità o si fermeranno del tutto. Di conseguenza, dopo la commutazione, il motore elettrico si riavvia sostanzialmente. Cioè, alla fine, non solo otterrai risparmi sulla risorsa del motore, ma, molto probabilmente, otterrai un sovraccarico di elettricità.
Video: collegamento di un motore asincrono trifase con una stella o un triangolo
Avviatore statico motore elettronico
L'avviamento graduale del motore può essere eseguito utilizzando i triac inclusi nel circuito di controllo. Esistono tre schemi per tale inclusione: monofase, bifase e trifase. Ognuno di essi differisce rispettivamente per funzionalità e costo finale.
Questi schemi di solito è possibile ridurre la corrente di avviamento fino a due o tre nominali. Inoltre, è possibile ridurre il notevole riscaldamento insito nel suddetto sistema stella-triangolo, che contribuisce ad aumentare la vita utile dei motori elettrici. A causa del fatto che l'avvio del motore è controllato riducendo la tensione, l'accelerazione del rotore viene eseguita senza intoppi e non bruscamente, come in altri schemi.
In generale, ai sistemi di avviamento graduale del motore vengono assegnati diversi compiti chiave:
- quello principale: abbassare la corrente di avviamento a tre o quattro nominali;
- riduzione della tensione di alimentazione del motore, in presenza di portate e cablaggi adeguati;
- miglioramento dei parametri di partenza e di frenata;
- protezione di emergenza della rete contro i sovraccarichi di corrente.
Circuito di avviamento monofase
Questo schema è progettato per avviare motori elettrici con una potenza non superiore a undici kilowatt. Questa opzione viene utilizzata se è necessario attenuare l'impatto all'avvio e la frenata, l'avvio graduale e l'abbassamento della corrente di avviamento non hanno importanza. Innanzi tutto per l'impossibilità di organizzare quest'ultimo in un tale schema. Ma a causa della produzione più economica di semiconduttori, compresi i triac, vengono interrotti e raramente trovati;
Circuito di avviamento bifase
Tale schema è progettato per regolare e avviare motori con una potenza fino a duecentocinquanta watt. Tali sistemi di avviamento graduale talvolta dotato di un contattore di bypass ridurre il costo del dispositivo, tuttavia, non risolve il problema dell'alimentazione asimmetrica delle fasi, che può portare al surriscaldamento;
Circuito di avviamento trifase
Questo circuito è il sistema di avviamento graduale più affidabile e versatile per motori elettrici. La potenza massima dei motori comandati da tale dispositivo è limitata esclusivamente dalla massima durata termica ed elettrica dei triac utilizzati. Il suo la versatilità consente di implementare molte funzioni quali: freno dinamico, flyback o campo magnetico e bilanciamento della limitazione di corrente.
Un elemento importante dell'ultimo dei circuiti menzionati è il contattore di bypass, menzionato in precedenza. Lui permette di garantire il corretto regime termico del sistema di soft start del motore elettrico, dopo che il motore ha raggiunto il suo normale regime di funzionamento, impedendone il surriscaldamento.
Gli avviatori statici dei motori elettrici che esistono oggi, oltre alle proprietà di cui sopra, sono progettati per il loro funzionamento congiunto con vari controller e sistemi di automazione. Hanno la possibilità di accendersi al comando dell'operatore o del sistema di controllo globale. In tali circostanze, al momento dell'accensione dei carichi, possono verificarsi interferenze che possono portare a malfunzionamenti nel funzionamento dell'automazione e, pertanto, vale la pena prendersi cura dei sistemi di protezione. L'uso di circuiti di avviamento graduale può ridurre notevolmente il loro impatto.
Partenza graduale fai-da-te
La maggior parte dei sistemi sopra elencati sono in realtà inapplicabili nelle condizioni domestiche. Innanzitutto per il motivo che in casa usiamo raramente motori asincroni trifase. Ma i motori monofase da collezione - più che sufficienti.
Esistono molti schemi per l'avviamento regolare dei motori. La scelta di uno specifico dipende esclusivamente da te, ma in linea di principio, avendo una certa conoscenza dell'ingegneria radio, mani abili e desiderio, è abbastanza puoi assemblare un antipasto fatto in casa decente che prolungherà la vita dei tuoi utensili elettrici ed elettrodomestici per gli anni a venire.
