연삭기, 전기 드릴 및 퍼즐과 같은 휴대용 전동 공구의 가끔 고장은 높은 시동 전류 및 엔진의 급격한 시동 중에 발생하는 기어박스 부품의 상당한 동적 부하와 관련이 있습니다.
에 설명된 컬렉터 모터 소프트 스타터는 설계가 복잡하고 정밀한 저항이 여러 개 있으며 조정이 많이 필요합니다. 위상 조정기 칩 KR1182PM1을 사용하여 조정이 필요하지 않은 훨씬 간단한 유사한 목적의 장치를 제조할 수 있었습니다. 단상 220V, 50Hz 네트워크로 구동되는 모든 휴대용 전동 공구는 수정 없이 연결할 수 있습니다. 엔진은 전동 공구 스위치에 의해 시동 및 정지되며, 꺼진 상태에서 장치는 전류를 소비하지 않으며 네트워크에 무기한 연결된 상태를 유지할 수 있습니다.
제안 된 장치의 구성표가 그림에 나와 있습니다. XP1 플러그는 주 소켓에 연결되고 전동 공구의 주 플러그는 XS1 소켓에 삽입됩니다. 교대로 작동하는 공구용 소켓을 여러 개 설치하고 병렬로 연결할 수 있습니다.
자체 스위치에 의해 전동 공구 모터 회로가 닫히면 DA1 위상 조정기에 전압이 공급됩니다. 커패시터 C2의 충전이 시작되고 양단의 전압이 점차 증가합니다. 결과적으로 레귤레이터의 내부 사이리스터와 VSI 트라이액의 켜짐 지연은 주전원 전압의 각 후속 반주기에서 감소하여 모터를 통해 흐르는 전류가 원활하게 증가하고 다음과 같이 결과적으로 속도가 증가합니다. 다이어그램에 표시된 커패시터 C2의 커패시턴스를 사용하면 전기 모터를 최대 속도로 가속하는 데 2 ... 2.5 초가 걸리며 이는 실제로 작동 지연을 생성하지 않지만 도구 메커니즘의 열 및 동적 충격을 완전히 제거합니다.
엔진이 꺼진 후 커패시터 C2는 저항 R1을 통해 방전됩니다. 그리고 2...3초 후. 모든 것이 다시 시작할 준비가 되었습니다. 고정 저항 R1을 가변 저항으로 교체하면 부하에 전달되는 전력을 원활하게 조정할 수 있습니다. 저항이 감소함에 따라 감소합니다.
저항 R2는 트라이악의 제어 전극의 전류를 제한하고 커패시터 C1 및 C3은 위상 조정기 DA1을 켜기 위한 일반적인 회로의 요소입니다.
모든 저항과 커패시터는 DA1 칩의 핀에 직접 납땜됩니다. 그들과 함께 형광등 시동기의 알루미늄 케이스에 넣고 에폭시 화합물로 채워집니다. 트라이악 출력에 연결된 두 개의 와이어만 나옵니다. 붓기 전에 몸체 하부에 구멍을 뚫고 바깥쪽으로 나사산으로 M3 나사를 삽입했습니다. 이 나사를 사용하여 어셈블리는 면적이 100cm2인 트라이악 VS1의 방열판에 고정됩니다. 이 설계는 높은 습도와 먼지가 많은 조건에서 작동할 때 매우 안정적인 것으로 판명되었습니다.
장치는 설정이 필요하지 않습니다. 전압 등급이 4 이상(즉, 최대 작동 전압이 최소 400V)이고 최대 전류가 25-50A인 모든 트라이액을 사용할 수 있습니다. 엔진의 원활한 시동으로 인해, 시동 전류는 정격 전류를 초과하지 않습니다. 예비는 공구가 걸리는 경우에만 필요합니다.
이 장치는 최대 2.2nkW의 전동 공구로 테스트되었습니다. 레귤레이터 DA1은 하프 사이클의 전체 활성 부분 동안 트라이액 VS1의 제어 전극 회로에서 전류의 흐름을 보장하기 때문에 최소 부하 전력에 대한 제한이 없습니다. 저자는 전기 면도기 "Kharkov"를 제조 장치에 연결했습니다.
K. Moroz, 나딤, YNAO
문학
1. Biryukov S. 컬렉터 전기 모터용 소프트 스타터 - Radio 1997, N * 8. p. 40 42
2. Nemich A. 칩 KR1182PM1 - 위상 전력 컨트롤러 - Radio 1999, N "7, p. 44-46.
아시다시피 전기 모터의 시동 전류는 정격 전류보다 몇 배 더 높을 수 있으며 모터가 강력한 경우 전원을 켜면 공급 네트워크에서 전압 강하가 발생하여 이러한 고장에 민감한 장치의 오작동을 일으킬 수 있습니다 .
이것은 전기 모터를 기반으로 하는 전동 공구에 완전히 적용됩니다. 강력한 휴대용 전동 공구를 켤 때 특징적인 시작 저크(손에서 "도망하려고"하는 것으로 보임)를 부적절하게 사용하면 부상을 입을 수 있습니다.
소프트 스타트 전동 공구 장치의 개략도
전기 모터 소프트 스타트 장치의 작동 원리를 설명하는 오실로그램
장치 회로 기판
소프트스타트 시스템의 인쇄 회로 기판에 있는 부품 위치
또한 시작 모드는 기계적 구성 요소의 마모를 증가시킵니다. 이러한 부정적인 결과는 회전 속도가 몇 초 내에 0에서 공칭으로 증가하는 소위 소프트 스타트를 구현하여 피할 수 있습니다.
독자의 관심을 끌기 위해 제공된 장치가 해결하는 것은 바로 이 문제입니다. 프로토타입은 일부 회사에서 휴대용 전동 공구에 사용되는 전자 장치였습니다. 추가 기능으로 부드러운 수동 속도 제어가 제공됩니다.
이 장치는 공급 전압이 220V이고 전류 소비가 최대 16A인 전동 공구에 사용할 수 있습니다. 실제로는 부하를 2.5kW 이하로 제한하는 것이 좋습니다.
설명 된 장치는 저자가 2.1kW의 전력을 가진 Sparky 앵글 그라인더로 제작했습니다. 케이스에 장착 된 장치의 사진이 그림 1에 나와 있습니다. 5.
부드러운 시작 그라인더 KR1182PM1 미세 회로(위상 제어 미세 회로)를 기반으로 하는 회로를 사용하면 그라인더뿐만 아니라 모든 강력한 전동 공구를 부드럽고 안전하게 시작할 수 있습니다. 소프트 스타트 회로는 매우 간단하며 구성이 필요하지 않습니다.
변경 없이 회로에 220볼트 전원 공급 장치로 작동하는 모든 전동 공구를 켤 수 있습니다. 앵글 그라인더의 전기 모터 시동 및 끄기는 전동 공구 자체의 전기 버튼으로 수행됩니다.
그라인더의 소프트 스타트 다이어그램은 아래 그림과 같습니다. XP1 커넥터는 220볼트 전원 콘센트에 연결되고 그라인더 플러그는 XS1(소켓)에 연결됩니다. 교대로 작동하는 전동공구용 소켓을 여러 개 병렬로 설치하여 연결할 수 있습니다.
전동 공구 버튼을 누르면 회로가 닫히고 DA1(위상 조정기)에 전원이 공급됩니다. 이 경우 커패시터 C2가 충전되기 시작하여 커패시터 C2의 전압이 부드럽게 증가합니다. 그 결과 레귤레이터의 사이리스터(내부)와 트라이액 VSI의 개방이 지연됩니다. 지연은 주 전압의 각 반주기에서 감소하므로 앵글 그라인더의 전기 모터를 통해 흐르는 전압이 부드럽게 증가하고 결과적으로 회전도 점차 증가합니다.
이 다이어그램에 표시된 커패시터 C2의 커패시턴스 값으로 최소량에서 공칭 값까지 속도를 부드럽게 증가시키는 데 약 2초가 소요되며 이는 전동 공구를 동적 및 열 충격으로부터 보호하기에 충분하며, 동시에 앵글 그라인더로 편안한 작업을 보장합니다.
그라인더의 전기 모터를 끈 후 커패시턴스 C2는 저항 R1을 통해 방전되고 3초 후에 그라인더의 소프트 스타트 회로는 새로운 시작을 위한 준비가 됩니다. 일정한 저항 R1을 변수로 대체함으로써 전동기에 공급되는 전력을 원활하게 변경할 수 있다. 저항 R2는 트라이액의 제어 전극을 통해 흐르는 전류를 감소시키며, 커패시턴스 C1 및 SZ는 KR1182PM1 미세 회로를 연결하기 위한 일반적인 회로의 무선 구성 요소입니다.
모든 저항과 커패시턴스는 KR1182PM1 초소형 회로의 단자에 직접 납땜됩니다.
최대 작동 전압이 400V 이상이고 최대 전류가 최소 25암페어인 모든 트라이액을 사용할 수 있습니다(앵글 그라인더의 전력에 따라 다름). 앵글 그라인더의 전기 모터의 부드러운 시작으로 인해 시동 전류는 정격 전류보다 크지 않습니다. 현재 마진은 전동공구에 끼이는 경우에만 필요합니다.
소프트 스타트 회로는 최대 2.2kW의 도구로 테스트되었습니다. KR1182PM1 칩은 하프 사이클의 전체 활성 단계 동안 (제어) 트라이악 VS1의 전극 회로에서 전류 흐름을 보장하기 때문에 연결된 부하의 최소 전력에 대한 제한이 없습니다.
많은 전동공구, 특히 초창기 전동공구에는 소프트 스타터가 장착되어 있지 않습니다. 이러한 도구는 강력한 저크로 시작되어 베어링, 기어 및 기타 모든 움직이는 부품의 마모가 증가합니다. 균열은 도구의 조기 고장과 직접적인 관련이 있는 바니시 절연 코팅에 나타납니다.
이런 부정적인 현상을 없애기 위해 예전에 소련에서 개발된 집적 전원 컨트롤러에 그리 복잡하지 않은 회로가 있는데, 그래도 인터넷에서 구입하는 것은 어렵지 않다. 가격은 40 루블 이상입니다. KR1182PM1이라고 합니다. 다양한 제어 장치에서 잘 작동합니다. 그러나 우리는 소프트 스타트 시스템을 조립할 것입니다.
소프트 스타터 다이어그램
이제 스키마 자체를 살펴보겠습니다.
보시다시피 구성 요소가 많지 않고 비싸지 않습니다.
그것은 걸릴 것이다
- 칩 - KR1182PM1.
- R1 - 470옴. R2 - 68킬로 옴.
- C1 및 C2 - 1마이크로패럿 - 10볼트.
- C3 - 47마이크로패럿 - 10볼트.
장치의 전원은 공급하는 트라이액 브랜드에 따라 다릅니다.
예를 들어, 다른 트라이액에 대한 개방 상태의 전류 평균값:
- BT139-600 - 16암페어,
- BT138-800 - 12암페어,
- BTA41-600 - 41암페어.
장치 조립
당신은 당신이 가지고 있고 당신의 능력에 맞는 다른 것을 넣을 수 있지만, 트라이악이 더 강력할수록 덜 뜨거워지므로 더 오래 작동한다는 것을 명심하십시오. 부하에 따라 트라이악용 냉각 라디에이터도 사용해야 합니다.BTA41-600을 설치했는데 라디에이터를 전혀 설치할 수 없으며 최대 2킬로와트의 부하로 반복되는 단기 작동 중에 충분히 강력하고 가열되지 않습니다. 더 강력한 도구가 없습니다. 더 강력한 부하를 연결할 계획이라면 냉각에 대해 생각하십시오.
장치를 장착하기 위한 부품을 모으자.
또한 "닫힌" 소켓과 플러그가 있는 전원 케이블이 필요합니다.
큰 가위로 빵판의 크기를 조절하는 것이 좋다. 쉽고 간단하고 깔끔하게 절단됩니다.
브레드보드에 구성 요소를 놓습니다. 미세 회로의 경우 특수 소켓을 납땜하는 것이 더 낫습니다. 비용은 1페니 지만 작업을 매우 쉽게 만듭니다. 미세 회로의 다리가 과열될 위험이 없으며 정전기를 두려워할 필요가 없으며 미세 회로가 다 타더라도 몇 초 안에 교체할 수 있습니다. 탄 것만 빼서 통째로 넣으면 됩니다.
우리는 즉시 부품을 납땜합니다.
다이어그램을 참조하여 보드에 새 부품을 배치합니다.
조심스럽게 납땜하십시오.
트라이액의 경우 둥지를 약간 뚫어야 합니다.
그리고 순서대로.
우리는 점퍼 및 기타 부품을 삽입하고 납땜합니다.
우리는 납땜합니다.
다이어그램의 준수 여부를 확인하고 키를 잊지 않고 마이크로 회로를 소켓에 삽입합니다.
완성 된 회로를 콘센트에 삽입합니다.
콘센트와 회로에 전원을 연결합니다.
이 장치의 테스트 비디오를 시청하십시오. 시작 시 장치 동작의 변화가 명확하게 표시됩니다.
귀하의 사업과 걱정에 행운을 빕니다.
누가 이미 완벽하게 작동하는 장치와 메커니즘의 재장착에 부담을 주고 돈과 시간을 쓰고 싶습니까? 실습에서 알 수 있듯이 - 많습니다. 삶의 모든 사람이 강력한 전기 모터가 장착된 산업 장비를 만나는 것은 아니지만 일상 생활에서 그렇게 탐욕스럽고 강력하지는 않지만 끊임없이 전기 모터를 만납니다. 글쎄요, 모두가 확실히 엘리베이터를 이용했습니다.
모터와 부하가 문제입니까?
사실 거의 모든 전기 모터는 로터를 시작하거나 정지하는 순간에 엄청난 부하를 경험합니다. 엔진과 엔진이 구동하는 장비가 더 강력할수록 운영 비용이 높아집니다.
아마도 시동 시 엔진에 가해지는 가장 중요한 부하는 단기적이긴 하지만 장치의 정격 작동 전류를 초과하는 배수일 것입니다. 몇 초의 작동 후 전기 모터가 공칭 속도에 도달하면 전기 모터가 소비하는 전류도 정상 수준으로 돌아갑니다. 필요한 전원 공급을 보장하기 위해 전기 장비 및 전도성 라인의 용량을 늘려야 합니다.가격이 상승합니다.
강력한 전기 모터가 시동되면 높은 소비량으로 인해 공급 전압의 "드로다운"이 발생하여 동일한 라인에서 전원이 공급되는 장비의 오작동 또는 고장으로 이어질 수 있습니다. 또한 전원 공급 장치의 수명이 단축됩니다.
엔진이 타거나 심한 과열을 유발하는 비상 상황의 경우, 변압기 강철의 속성은 변경될 수 있습니다수리 후 엔진이 최대 30퍼센트의 동력을 잃게 될 정도로 말입니다. 이러한 상황에서 더 이상 작동에 적합하지 않고 교체가 필요하며 저렴하지도 않습니다.
소프트 스타트는 무엇을 위한 것입니까?
모든 것이 올바른 것처럼 보이며 장비는 이를 위해 설계되었습니다. 그러나 항상 "하지만"이 있습니다. 우리의 경우 몇 가지가 있습니다.
- 전기 모터를 시동하는 순간 공급 전류는 정격을 1배 4.5배에서 5배 초과할 수 있으므로 권선이 크게 가열되며 이는 그다지 좋지 않습니다.
- 직접 연결로 엔진을 시동하면 동일한 권선의 밀도에 주로 영향을 미치는 저크가 발생하여 작동 중 도체의 마찰이 증가하고 절연체의 파괴가 가속화되며 시간이 지남에 따라 인터턴 단락이 발생할 수 있습니다.
- 앞서 언급한 저크와 진동은 전체 피구동 장치에 전달됩니다. 전혀 건강에 좋지 않기 때문에 움직이는 부품에 손상을 줄 수 있습니다: 기어 시스템, 구동 벨트, 컨베이어 벨트 또는 꿈틀거리는 엘리베이터를 타고 있는 자신을 상상해보세요. 펌프와 팬의 경우 터빈과 블레이드의 변형 및 파손 위험이 있습니다.
- 생산 라인에 있을 수 있는 제품을 잊지 마십시오. 그런 바보로 인해 떨어지거나 부서 지거나 부서 질 수 있습니다.
- 글쎄, 아마도주의를 기울일 가치가있는 마지막 요점은 그러한 장비를 운영하는 비용입니다. 우리는 빈번한 임계 부하와 관련된 값 비싼 수리뿐만 아니라 비효율적으로 소비되는 전기의 실질적인 양에 대해서도 이야기하고 있습니다.
위의 모든 운영상의 어려움은 강력하고 부피가 큰 산업 장비에만 내재되어있는 것처럼 보이지만 그렇지 않습니다. 이 모든 것이 평범한 평신도에게는 골칫거리가 될 수 있습니다. 우선, 이것은 전동 공구에 적용됩니다.
전기 퍼즐, 드릴, 그라인더 등과 같은 장치 사용의 세부 사항에는 비교적 짧은 시간 내에 여러 번의 시작 및 중지 주기가 포함됩니다. 이 작동 모드는 동일한 정도로 내구성과 에너지 소비는 물론 산업 부문에도 영향을 미칩니다. 이 모든 것과 함께 소프트 스타트 시스템을 잊어서는 안됩니다. 엔진 속도를 제어할 수 없음또는 방향을 바꾸십시오. 또한 시동 토크를 높이거나 모터 회전자의 회전을 시작하는 데 필요한 전류 이하로 전류를 줄이는 것도 불가능합니다.
비디오: 컬렉터의 소프트 스타트, 조정 및 보호. 엔진
전기 모터용 소프트 스타트 시스템 옵션
스타 델타 시스템
산업용 비동기식 모터에 가장 널리 사용되는 시동 시스템 중 하나입니다. 주요 장점은 단순성입니다. 스타 시스템의 권선이 전환되면 엔진이 시동되고 공칭 속도가 설정되면 자동으로 델타 전환으로 전환됩니다. 이런 시작 거의 세 번째 낮은 전류를 얻을 수 있습니다.전기 모터의 직접 시작보다.
그러나 이 방법은 회전 관성이 작은 메커니즘에는 적합하지 않습니다. 여기에는 터빈의 크기와 무게가 작기 때문에 팬과 소형 펌프가 포함됩니다. "스타"에서 "델타" 구성으로 전환할 때 속도가 급격히 감소하거나 완전히 중지됩니다. 결과적으로 전환 후 전기 모터는 본질적으로 다시 시작됩니다. 즉, 결국 엔진 리소스를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 전기가 초과될 가능성이 높습니다.
비디오: 스타 또는 델타가 있는 3상 비동기 모터 연결
전자 모터 소프트 스타터
엔진의 소프트 스타트는 제어 회로에 포함된 트라이액을 사용하여 수행할 수 있습니다. 이러한 포함에는 단상, 2상 및 3상의 세 가지 계획이 있습니다. 각각은 기능과 최종 비용이 다릅니다.
이러한 계획은 일반적으로 시동 전류를 줄일 수 있습니다최대 2개 또는 3개의 명목상. 또한, 전기 모터의 수명 연장에 기여하는 전술한 스타-델타 시스템 고유의 상당한 발열을 감소시킬 수 있다. 전압을 줄여 엔진 시동을 제어하기 때문에 로터의 가속은 다른 방식과 같이 급격하지 않고 부드럽게 수행됩니다.
일반적으로 엔진 소프트 스타트 시스템에는 다음과 같은 몇 가지 주요 작업이 할당됩니다.
- 주된 것 - 시동 전류를 공칭 3 또는 4로 낮추기;
- 적절한 용량 및 배선이 있는 경우 모터 공급 전압 감소
- 시동 및 제동 매개변수의 개선;
- 현재 과부하에 대한 네트워크의 비상 보호.
단상 시동 회로
이 계획은 11킬로와트 이하의 전력으로 전기 모터를 시작하도록 설계되었습니다. 이 옵션은 시동 시 충격을 완화해야 하는 경우에 사용하며 제동, 소프트 시동 및 시동 전류를 낮추는 것은 중요하지 않습니다. 우선, 그러한 계획에서 후자를 조직하는 것이 불가능하기 때문입니다. 그러나 트라이악을 포함한 반도체의 저렴한 생산으로 인해 중단되고 거의 발견되지 않습니다.
2상 시동 회로
이러한 계획은 최대 250와트의 출력으로 엔진을 조절하고 시작하도록 설계되었습니다. 이러한 소프트 스타트 시스템 때때로 바이패스 접촉기가 장착됨그러나 장치 비용을 줄이기 위해 위상의 비대칭 전원 공급 문제가 해결되지 않아 과열이 발생할 수 있습니다.
3상 시동 회로
이 회로는 가장 안정적이고 다양한 전기 모터용 소프트 스타트 시스템입니다. 이러한 장치에 의해 제어되는 모터의 최대 출력은 사용되는 트라이액의 최대 열 및 전기 내구성에 의해서만 제한됩니다. 그의 다양성을 통해 많은 기능을 구현할 수 있습니다.예: 동적 브레이크, 플라이백 또는 자기장 및 전류 제한 밸런싱.
언급된 마지막 회로의 중요한 요소는 앞서 언급한 바이패스 접촉기입니다. 그 전기 모터의 소프트 스타트 시스템의 올바른 열 체제를 보장합니다., 엔진이 정상 작동 속도에 도달한 후 과열을 방지합니다.
오늘날 존재하는 전기 모터의 소프트 스타터는 위의 속성 외에도 다양한 컨트롤러 및 자동화 시스템과의 공동 작동을 위해 설계되었습니다. 그들은 운영자 또는 글로벌 제어 시스템의 명령에 따라 켤 수 있습니다. 이러한 상황에서 부하가 켜진 순간 간섭이 발생하여 자동화 작동에 오작동을 일으킬 수 있으므로 보호 시스템을 관리하는 것이 좋습니다. 소프트 스타트 회로를 사용하면 영향을 크게 줄일 수 있습니다.
DIY 소프트 스타트
위에 나열된 대부분의 시스템은 실제로 국내 상황에서는 적용할 수 없습니다. 우선 집에서 3상 비동기식 모터를 거의 사용하지 않기 때문입니다. 그러나 수집기 단상 모터 - 충분합니다.
엔진의 원활한 시동을 위한 많은 계획이 있습니다. 특정 제품의 선택은 전적으로 귀하에게 달려 있지만 원칙적으로 무선 공학에 대한 특정 지식, 숙련된 손 및 욕망이 있으면 상당히 괜찮은 수제 스타터를 조립할 수 있습니다앞으로 몇 년 동안 전동 공구와 가전 제품의 수명을 연장할 것입니다.
