Občasné poruchy ručného elektrického náradia - brúsky, elektrických vŕtačiek a priamočiarych píl sú často spojené s ich vysokým rozbehovým prúdom a výrazným dynamickým zaťažením častí prevodoviek, ktoré vznikajú pri prudkom štarte motora.
Softštartér kolektorového motora opísaný v je zložitý v dizajne, má niekoľko presných odporov a vyžaduje starostlivé nastavenie. Pomocou čipu fázového regulátora KR1182PM1 bolo možné vyrobiť oveľa jednoduchšie zariadenie podobného účelu, ktoré si nevyžaduje nastavovanie. Bez akejkoľvek úpravy je možné k nemu pripojiť akékoľvek ručné elektrické náradie napájané jednofázovou sieťou 220 V, 50 Hz. Motor sa štartuje a zastavuje vypínačom elektrického náradia a vo vypnutom stave zariadenie nespotrebováva prúd a môže zostať pripojené k sieti neobmedzene dlho.
Schéma navrhovaného zariadenia je znázornená na obrázku. Zástrčka XP1 sa zapojí do sieťovej zásuvky a sieťová zástrčka elektrického náradia sa zasunie do zásuvky XS1. Môžete nainštalovať a pripojiť paralelne niekoľko zásuviek pre nástroje pracujúce striedavo.
Keď je obvod motora elektrického náradia uzavretý vlastným spínačom, napätie sa privádza do fázového regulátora DA1. Začína sa nabíjanie kondenzátora C2, napätie na ňom sa postupne zvyšuje. V dôsledku toho sa oneskorenie zapnutia vnútorných tyristorov regulátora a s nimi aj triaku VSI znižuje v každej ďalšej polperióde sieťového napätia, čo vedie k plynulému nárastu prúdu pretekajúceho motorom a ako výsledkom je zvýšenie jeho rýchlosti. Pri kapacite kondenzátora C2 uvedenej na diagrame trvá zrýchlenie elektromotora na maximálnu rýchlosť 2 ... 2,5 s, čo prakticky nevytvára oneskorenie v prevádzke, ale úplne eliminuje tepelné a dynamické rázy v mechanizme nástroja.
Po vypnutí motora sa kondenzátor C2 vybije cez odpor R1. a po 2...3 sekundách. všetko je pripravené na reštart. Výmenou pevného odporu R1 za premenlivý môžete plynulo nastaviť výkon dodávaný do záťaže. Znižuje sa so znižovaním odporu.
Rezistor R2 obmedzuje prúd triakovej riadiacej elektródy a kondenzátory C1 a C3 sú prvkami typického obvodu na zapínanie fázového regulátora DA1.
Všetky odpory a kondenzátory sú prispájkované priamo na kolíky čipu DA1. Spolu s nimi je umiestnená v hliníkovom puzdre od štartéra žiarivky a naplnená epoxidovou zmesou. Vyvedené sú len dva vodiče pripojené k triakovým výstupom. Pred naliatím bol v spodnej časti tela vyvŕtaný otvor, do ktorého bola vložená skrutka M3 so závitom smerom von. Pomocou tejto skrutky je zostava pripevnená k chladiču triaku VS1 s plochou 100 cm2.Tento dizajn sa ukázal ako celkom spoľahlivý pri prevádzke v podmienkach vysokej vlhkosti a prašnosti.
Zariadenie nevyžaduje žiadne nastavovanie. Je možné použiť akýkoľvek triak, s napäťovou triedou minimálne 4 (teda s maximálnym prevádzkovým napätím minimálne 400 V) a s maximálnym prúdom 25-50 A. Vďaka plynulému rozbehu motora je štartovací prúd nepresahuje menovitý prúd. Rezerva je potrebná len v prípade zaseknutia nástroja.
Zariadenie bolo testované s elektrickým náradím do 2,2 kW. Keďže regulátor DA1 zabezpečuje tok prúdu v obvode riadiacej elektródy triaku VS1 počas celej aktívnej časti polcyklu, nie je obmedzený minimálny výkon záťaže. K vyrobenému zariadeniu autor dokonca pripojil elektrický holiaci strojček "Charkov".
K. Moroz, Nadym, YNAO
LITERATÚRA
1. Biryukov S. Softštartér pre kolektorové elektromotory - Rádio 1997, N * 8. s. 40 42
2. Nemich A. Chip KR1182PM1 - regulátor fázového výkonu - Rádio 1999, N "7, s. 44-46.
Ako viete, štartovací prúd elektromotora môže byť niekoľkonásobne vyšší ako menovitý prúd a ak je motor výkonný, jeho zapnutie spôsobí pokles napätia v napájacej sieti, čo môže spôsobiť poruchu zariadení citlivých na takéto poruchy. .
Plne to platí pre elektrické náradie, ktorého základom sú elektromotory. Charakteristické trhnutie pri rozbehu pri zapnutí výkonného ručného elektrického náradia (zdá sa, že sa „snaží uniknúť“ z rúk) môže viesť k zraneniu, ak sa používa nesprávne.
Schematický diagram zariadenia pre elektrické náradie s mäkkým štartom
Oscilogramy vysvetľujúce princíp fungovania zariadenia na mäkký štart elektromotora
Doska obvodov zariadenia
Umiestnenie dielov na doske plošných spojov systému softstart
Štartovacie režimy navyše spôsobujú zvýšené opotrebovanie jeho mechanických komponentov. Týmto negatívnym dôsledkom je možné predísť implementáciou takzvaného mäkkého rozbehu elektromotora, pri ktorom sa jeho otáčky zvýšia z nuly na nominálnu v priebehu niekoľkých sekúnd.
Práve tento problém čitateľom ponúkané zariadenie rieši. Jeho prototypom bola elektronická jednotka používaná v ručnom elektrickom náradí niektorými spoločnosťami. Ako doplnková funkcia je k dispozícii plynulé manuálne ovládanie rýchlosti.
Zariadenie je možné použiť v elektrickom náradí s napájacím napätím 220 V a spotrebou prúdu do 16 A. V praxi je lepšie obmedziť záťaž na výkon najviac 2,5 kW.
Popísané zariadenie je autorom zabudované do uhlovej brúsky Sparky s výkonom 2,1 kW. Fotografia namontovaného zariadenia v puzdre je znázornená na obr. 5.
Brúska s plynulým štartom obvod, ktorý je postavený na mikroobvode KR1182PM1 (fázový riadiaci mikroobvod), vám umožňuje plynulo a bezpečne spustiť nielen brúsku, ale aj akékoľvek výkonné elektrické náradie. Okruh mäkkého štartu je pomerne jednoduchý a nevyžaduje žiadnu konfiguráciu.
Je možné zapnúť akékoľvek elektrické náradie, ktoré beží na 220-voltovom napájaní obvodu bez akejkoľvek zmeny. Štartovanie a vypínanie elektromotora uhlovej brúsky sa vykonáva elektrickým tlačidlom samotného elektrického náradia.
Schéma mäkkého štartu pre brúsku je znázornená na obrázku nižšie. Konektor XP1 je pripojený k 220-voltovej zásuvke a zástrčka brúsky je zapojená do XS1 (zásuvka). Je možné inštalovať a zapojiť paralelne niekoľko zásuviek pre striedavo fungujúce elektrické náradie.
Po stlačení tlačidla elektrického náradia sa obvod uzavrie a DA1 (regulátor fázy) je napájaný prúdom. V tomto prípade sa kondenzátor C2 začne nabíjať, čo vedie k hladkému zvýšeniu napätia na ňom. Výsledkom je oneskorenie otvárania tyristorov (vo vnútri) regulátora a s nimi aj triakového VSI. Oneskorenie sa zmenšuje v každom polcykle sieťového napätia, v dôsledku čoho sa plynule zvyšuje napätie pretekajúce elektromotorom uhlovej brúsky a následne sa postupne zvyšujú aj jej otáčky.
Pri hodnote kapacity kondenzátora C2, ktorá je uvedená v tomto diagrame, trvá plynulé zvýšenie rýchlosti z minimálnej hodnoty na nominálnu asi 2 sekundy, čo je dosť na ochranu elektrického náradia pred dynamickým a tepelným šokom, a zároveň zabezpečiť pohodlnú prácu s uhlovou brúskou.
Po vypnutí elektromotora brúsky sa cez odpor R1 vybije kapacita C2 a po 3 sekundách je okruh jemného štartu brúsky pripravený na nový štart. Nahradením konštantného odporu R1 premennými je možné plynulo meniť výkon dodávaný elektromotoru. Odpor R2 znižuje prúd pretekajúci riadiacou elektródou triaku a kapacity C1 a SZ sú rádiové komponenty typického obvodu na pripojenie mikroobvodu KR1182PM1.
Všetky odpory a kapacity sú prispájkované priamo na svorky mikroobvodu KR1182PM1.
Je možné použiť akýkoľvek triak, s maximálnym pracovným napätím nad 400 V a s maximálnym prúdom minimálne 25 ampérov (v závislosti od výkonu uhlovej brúsky). Vďaka hladkému rozbehu elektromotora uhlovej brúsky nie je jej rozbehový prúd väčší ako menovitý prúd. Aktuálna rezerva je potrebná iba v prípade zaseknutia elektrického náradia.
Okruh mäkkého štartu bol testovaný s nástrojmi do 2,2 kW. Keďže čip KR1182PM1 zaručuje tok prúdu v elektródovom obvode (riadiaceho) triaku VS1 počas celej aktívnej fázy polcyklu, neexistujú žiadne obmedzenia na minimálny výkon pripojenej záťaže.
Mnoho elektrických nástrojov, najmä tých zo starších rokov, nie je vybavených softštartérom. Takéto nástroje sa spúšťajú silným trhnutím, v dôsledku čoho dochádza k zvýšenému opotrebovaniu ložísk, ozubených kolies a všetkých ostatných pohyblivých častí. V lakových izolačných povlakoch sa objavujú trhliny, ktoré priamo súvisia s predčasným zlyhaním nástroja.
Na elimináciu tohto negatívneho javu existuje nie príliš komplikovaný obvod na integrovanom regulátore výkonu, ktorý bol vyvinutý ešte v Sovietskom zväze, no stále nie je ťažké ho kúpiť na internete. Cena je od 40 rubľov a viac. Volá sa KR1182PM1. Funguje dobre v rôznych ovládacích zariadeniach. My však zostavíme systém mäkkého štartu.
Schéma softštartéra
Teraz sa pozrime na samotnú schému.
Ako vidíte, komponentov nie je príliš veľa a nie sú drahé.
To bude trvať
- Čip - KR1182PM1.
- R1 - 470 Ohm. R2 - 68 kiloohmov.
- C1 a C2 - 1 mikrofarad - 10 voltov.
- C3 - 47 mikrofarád - 10 voltov.
Výkon zariadenia závisí od značky triaku, ktorý dodávate.
Napríklad priemerná hodnota prúdu v otvorenom stave pre rôzne triaky:
- BT139-600 - 16 ampérov,
- BT138-800 - 12 ampérov,
- BTA41-600 - 41 ampérov.
Montáž zariadenia
Môžete dať akékoľvek iné, ktoré máte a ktoré vyhovujú vašej sile, ale majte na pamäti, že čím výkonnejší je triak, tým menej sa bude zahrievať, čo znamená, že bude fungovať dlhšie. V závislosti od zaťaženia musíte k triaku použiť aj chladiaci radiátor.Namontoval som BTA41-600, nedá sa k nemu vôbec namontovať radiátor, je dostatočne výkonný a pri opakovanej-krátkodobej prevádzke, pri zaťažení do dvoch kilowattov, sa nezahreje. Nemám silnejší nástroj. Ak plánujete pripojiť výkonnejšiu záťaž, myslite na chladenie.
Zozbierajme diely na montáž zariadenia.
Potrebujeme tiež „uzavretú“ zásuvku a napájací kábel so zástrčkou.
Doštičku je dobré veľkostne upraviť veľkými nožnicami. Reže ľahko, jednoducho a úhľadne.
Umiestnite komponenty na dosku. Pre mikroobvod je lepšie spájkovať špeciálnu zásuvku, stojí to cent, ale veľmi uľahčuje prácu. Nehrozí prehriatie nožičiek mikroobvodu, nemusíte sa báť statickej elektriny a aj keď vám mikroobvod vyhorí, môžete ho vymeniť za pár sekúnd. Pripálenú stačí vybrať a vložiť celú.
Diely ihneď spájkujeme.
Na dosku umiestnime nové diely podľa schémy.
Spájkujte opatrne.
Pre triak je potrebné hniezda mierne vyvŕtať.
A tak v poradí.
Vložíme a prispájkujeme prepojku a ostatné diely.
Spájkujeme.
Skontrolujeme súlad so schémou a vložíme mikroobvod do zásuvky, pričom nezabudneme na kľúč.
Hotový obvod vložíme do zásuvky.
Pripojíme napájanie do zásuvky a obvodu.
Pozrite si testovacie video tohto zariadenia. Zmena v správaní zariadenia pri štarte je jasne ukázaná.
Veľa šťastia vo vašom podnikaní a starostiach.
Kto sa chce namáhať, míňať svoje peniaze a čas na dovybavovanie zariadení a mechanizmov, ktoré už perfektne fungujú? Ako ukazuje prax - veľa. Hoci nie každý sa v živote stretne s priemyselnými zariadeniami vybavenými výkonnými elektromotormi, neustále sa v bežnom živote stretávajú s, aj keď nie tak žravými a výkonnými elektromotormi. No, každý určite použil výťah.
Sú problémy s motormi a záťažou?
Faktom je, že prakticky akékoľvek elektromotory v okamihu spustenia alebo zastavenia rotora zažívajú obrovské zaťaženie. Čím výkonnejší motor a výbava, ktorú poháňa, tým väčšie sú náklady na jeho prevádzku.
Pravdepodobne najvýznamnejšou záťažou, ktorá dopadá na motor v čase štartovania, je niekoľkonásobné, aj keď krátkodobé prekročenie menovitého prevádzkového prúdu jednotky. Po niekoľkých sekundách prevádzky, keď elektromotor dosiahne svoje nominálne otáčky, sa aj ním spotrebovaný prúd vráti na svoju normálnu úroveň. Na zabezpečenie potrebného napájania musia zvýšiť kapacitu elektrických zariadení a vodivých vedeníčo zvyšuje ich ceny.
Pri naštartovaní výkonného elektromotora v dôsledku jeho vysokej spotreby dochádza k „odberu“ napájacieho napätia, čo môže viesť k poruchám alebo poruche zariadenia, ktoré je ním napájané z tej istej linky. Okrem toho sa znižuje životnosť napájacích zariadení.
V prípade núdzových situácií, ktoré spôsobili vyhorenie motora alebo jeho silné prehriatie, vlastnosti transformátorovej ocele sa môžu zmeniť až tak, že po oprave motor stratí až tridsať percent výkonu. Za takýchto okolností už nie je vhodný na ďalšiu prevádzku a vyžaduje výmenu, ktorá tiež nie je lacná.
Na čo je mäkký štart?
Zdá sa, že všetko je v poriadku a vybavenie je na to určené. Ale vždy sa nájde „ale“. V našom prípade je ich niekoľko:
- v okamihu spustenia elektromotora môže napájací prúd prekročiť menovitý jeden až štyri a pol až päťkrát, čo vedie k výraznému zahrievaniu vinutia, čo nie je príliš dobré;
- spustenie motora priamym spojením vedie k trhaniu, ktoré primárne ovplyvňuje hustotu rovnakých vinutí, zvyšuje trenie vodičov počas prevádzky, urýchľuje zničenie ich izolácie a časom môže viesť k skratu;
- spomínané trhanie a vibrácie sa prenášajú na celú poháňanú jednotku. Nie je to vôbec zdravé, lebo môže spôsobiť poškodenie jeho pohyblivých častí: prevodové systémy, hnacie remene, dopravné pásy alebo si len predstavte, ako jazdíte v cukajúcom výťahu. V prípade čerpadiel a ventilátorov ide o riziko deformácie a zničenia turbín a lopatiek;
- nezabudnite na produkty, ktoré môžu byť na výrobnej linke. V dôsledku takéhoto trhnutia môžu spadnúť, rozpadnúť sa alebo zlomiť;
- No a pravdepodobne posledný z bodov, ktorý si zaslúži pozornosť, sú náklady na prevádzku takéhoto zariadenia. Hovoríme nielen o drahých opravách spojených s častými kritickými záťažami, ale aj o citeľnom množstve neefektívne vynaloženej elektrickej energie.
Zdá sa, že všetky vyššie uvedené prevádzkové ťažkosti sú vlastné iba výkonným a objemným priemyselným zariadeniam, nie je to však tak. To všetko sa môže stať bolesťou hlavy každého bežného laika. V prvom rade to platí pre elektrické náradie.
Špecifiká použitia takých jednotiek, ako sú elektrické priamočiare píly, vŕtačky, brúsky a podobne, zahŕňajú viacero cyklov štartu a zastavenia v relatívne krátkom časovom období. Tento spôsob prevádzky v rovnakej miere ovplyvňuje ich životnosť a spotrebu energie, ako aj ich priemyselné náprotivky. Pri tom všetkom by sme nemali zabúdať na systémy mäkkého štartu nemožnosť ovládať otáčky motora alebo obrátiť ich smer. Taktiež nie je možné zvýšiť rozbehový moment alebo znížiť prúd pod hodnotu potrebnú na spustenie rotácie rotora motora.
Video: Mäkký štart, nastavenie a ochrana kolektora. motora
Možnosti pre systémy mäkkého štartu pre elektromotory
Systém hviezda-trojuholník
Jeden z najpoužívanejších štartovacích systémov pre priemyselné asynchrónne motory. Jeho hlavnou výhodou je jednoduchosť. Motor štartuje pri prepnutí vinutia hviezdicového systému, po ktorom po nastavení nominálnych otáčok automaticky prejde na spínanie do trojuholníka. Tento druh štartu umožňuje dosiahnuť prúd takmer o tretinu nižší ako pri priamom štarte elektromotora.
Táto metóda však nie je vhodná pre mechanizmy s malou rotačnou zotrvačnosťou. Patria sem napríklad ventilátory a malé čerpadlá kvôli malým rozmerom a hmotnosti ich turbín. V čase prechodu z konfigurácie „hviezda“ do „delta“ prudko znížia rýchlosť alebo úplne zastavia. Výsledkom je, že po prepnutí sa elektromotor v podstate reštartuje. To znamená, že v konečnom dôsledku dosiahnete nielen úspory zdrojov motora, ale s najväčšou pravdepodobnosťou získate prebytok elektriny.
Video: Pripojenie trojfázového asynchrónneho motora s hviezdou alebo trojuholníkom
Elektronický softštartér motora
Mäkký štart motora je možné vykonať pomocou triakov zahrnutých v riadiacom obvode. Na takéto zaradenie existujú tri schémy: jednofázové, dvojfázové a trojfázové. Každý z nich sa líši svojou funkčnosťou a konečnou cenou, resp.
Tieto schémy zvyčajne je možné znížiť rozbehový prúd do dvoch alebo troch nominálnych. Okrem toho je možné znížiť značné zahrievanie spojené s vyššie uvedeným systémom hviezda-trojuholník, čo prispieva k zvýšeniu životnosti elektromotorov. Vzhľadom na to, že štart motora je riadený znížením napätia, zrýchlenie rotora sa vykonáva hladko a nie náhle, ako v iných schémach.
Vo všeobecnosti je systémom mäkkého štartu motora priradených niekoľko kľúčových úloh:
- hlavný - zníženie štartovacieho prúdu na tri alebo štyri nominálne;
- zníženie napájacieho napätia motora za prítomnosti vhodnej kapacity a zapojenia;
- zlepšenie parametrov rozjazdu a brzdenia;
- núdzová ochrana siete pred prúdovým preťažením.
Jednofázový štartovací obvod
Táto schéma je určená na spustenie elektromotorov s výkonom nie väčším ako jedenásť kilowattov. Táto možnosť sa používa, ak je potrebné zmierniť náraz pri rozbehu a nezáleží na brzdení, mäkkom rozbehu a znižovaní rozbehového prúdu. Predovšetkým kvôli nemožnosti zorganizovať ich v takejto schéme. Ale kvôli lacnejšej výrobe polovodičov, vrátane triakov, sa prestávajú vyrábať a nachádzajú sa len zriedka;
Dvojfázový štartovací obvod
Takáto schéma je určená na reguláciu a spustenie motorov s výkonom do dvesto päťdesiat wattov. Takéto systémy mäkkého štartu niekedy vybavené premosťovacím stykačom na zníženie nákladov na zariadenie to však nerieši problém asymetrického napájania fáz, čo môže viesť k prehriatiu;
Trojfázový štartovací obvod
Tento okruh je najspoľahlivejší a najuniverzálnejší systém mäkkého štartu pre elektromotory. Maximálny výkon motorov riadených takýmto zariadením je limitovaný výlučne maximálnou tepelnou a elektrickou odolnosťou použitých triakov. Jeho všestrannosť umožňuje implementovať množstvo funkcií ako sú: dynamická brzda, spätné prúdenie alebo magnetické pole a vyváženie obmedzujúce prúd.
Dôležitým prvkom posledného zo spomínaných obvodov je premosťovací stykač, ktorý bol spomenutý už skôr. On umožňuje zabezpečiť správny tepelný režim systému mäkkého štartu elektromotora, keď motor dosiahne svoje normálne prevádzkové otáčky, čím sa zabráni jeho prehriatiu.
Softštartéry elektromotorov, ktoré dnes existujú, okrem vyššie uvedených vlastností, sú navrhnuté pre ich spoločnú prevádzku s rôznymi regulátormi a automatizačnými systémami. Majú možnosť zapnúť na príkaz operátora alebo globálneho riadiaceho systému. Za takýchto okolností, v okamihu zapnutia záťaže, môže dôjsť k rušeniu, ktoré môže viesť k poruchám v prevádzke automatizácie, a preto stojí za to postarať sa o ochranné systémy. Použitie obvodov mäkkého štartu môže výrazne znížiť ich vplyv.
DIY mäkký štart
Väčšina vyššie uvedených systémov je v domácich podmienkach v skutočnosti nepoužiteľná. V prvom rade z toho dôvodu, že doma málokedy používame trojfázové asynchrónne motory. Ale kolektorové jednofázové motory - viac ako dosť.
Existuje veľa schém na hladký štart motorov. Výber konkrétneho závisí len od vás, ale v zásade s určitými znalosťami rádiového inžinierstva, šikovnými rukami a túžbou je celkom môžete zostaviť slušný domáci štartér ktorý predĺži životnosť vášho elektrického náradia a domácich spotrebičov na ďalšie roky.
