Електродвигателите са широко използвани във всички области на човешката дейност. Въпреки това, когато двигателят стартира, възниква седемкратно потребление на ток, което води не само до претоварване на захранването, но и до нагряване на намотките на статора, както и до повреда на механичните части. За да премахнат този нежелан ефект, радиолюбителите съветват да използват меки стартери.
Мек старт
Статорът на електродвигателя е индуктор, следователно има активни и реактивни компоненти на съпротивлението (R). Стойността на реактивния компонент зависи от честотните характеристики на захранването и по време на стартиране той варира от 0 до изчислената стойност (когато инструментът работи). В допълнение, токът, наречен inrush, се променя.
Стартовият ток надвишава 7 пъти номиналната стойност. В този процес намотките на намотката на статора се нагряват и ако проводникът, от който се състои намотката, е стар, тогава е възможно късо съединение между завои (с намаляване на стойността на R, токът достига максималната си стойност). Прегряването води до намаляване на живота на инструмента. За да предотвратите този проблем, има няколко опции за използване на меки стартери.
Чрез превключване на намотките мекият стартер (SCP) се състои от следните основни компоненти: 2 вида релета (управление на времето и натоварването), три контактора (фигура 1).
Фигура 1 - Обща схема на устройство с мек старт за индукционни двигатели (мек старт).
Фигура 1 показва индукционен двигател. Намотките му са свързани под формата на звезда. Стартирането се извършва със затворени контактори К1 и К3. След определен интервал от време (зададен с помощта на релето за време) контактор K3 отваря контакта си (изключва се) и включва контакт K2. Диаграмата от Фигура 1 е приложима и за меки стартери за двигатели от различни видове.
Основният недостатък е формирането на токове на късо съединение с едновременно включване на 2 автоматични машини. Този проблем се коригира чрез въвеждане на верига в схемата вместо контактори. Намотките на статора обаче продължават да се затоплят.
При електронно управление на честотата на стартиране на електродвигателя се използва принципът на изменение на честотата на захранващото напрежение. Основният елемент на тези преобразуватели е честотен преобразувател, включващ:
- Токоизправителят е сглобен върху полупроводникови диоди с висока мощност (възможна е тиристорна версия). Той преобразува стойността на мрежовото напрежение в пулсиращ постоянен ток.
- Междинната верига изглажда шума и пулсациите.
- Инвертор е необходим за преобразуване на сигнала, получен на изхода на междинната верига, в сигнал с променлива амплитуда и честотни характеристики.
- Електронната схема за управление генерира сигнали за всички възли на преобразувателя.
Принцип на действие, видове и избор
Когато увеличите въртящия момент и Ip със 7 пъти, за да удължите експлоатационния живот е необходимо да използвате мек стартер, който отговаря на следните изисквания:
- Равномерно и плавно увеличение на всички показатели.
- Контрол на електрическо спиране и стартиране на двигателя през определени интервали от време.
- Защита срещу пренапрежения на захранването, загуба на фаза (за трифазен електродвигател) и различни видове смущения.
- Повишена износоустойчивост.
Принципът на работа на триаков мек стартер: ограничаване на величината на напрежението поради промяна на ъгъла на отваряне на триаковите полупроводници (триаци), когато са свързани към статорните бобини на електрически двигател (фигура 2).
Фигура 2 - Схема на мек старт на електродвигателя на триаци.
Благодарение на използването на триаци, става възможно намаляването на токовете на натиск 2 или повече пъти, а наличието на контактор избягва прегряване на триаците (на фигура 2: Байпас). Основните недостатъци на триачните меки стартери:
- Използването на прости вериги е възможно само при малки натоварвания или стартиране на празен ход. В противен случай схемата е сложна.
- Прегряването на намотките и полупроводниковите устройства става при продължително стартиране.
- Моторът понякога не се стартира (води до значително прегряване на намотките).
- Когато електродвигателят спира, е възможно прегряване на намотките.
Широко използвани меки стартери с регулатори, в които няма обратна връзка (за 1 или 3 фази). При модели от този тип е необходимо да се настрои времето за стартиране на електродвигателя и напрежението непосредствено преди началото на старта. Липсата на устройства е невъзможността да се регулира въртящият момент на подвижните механични части според натоварването. За да се реши този проблем, е необходимо да се използва устройство за намаляване на Ip, защита срещу различни фазови разлики (възниква по време на фазов дисбаланс) и механични претоварвания.
По-скъпите модели меки стартери включват възможността да се следят параметрите на двигателя в непрекъснат режим.
В устройства, съдържащи електродвигатели, са предвидени меки стартери на триаците. Те се различават по схемата и метода за регулиране на мрежовото напрежение. Най-простите вериги са еднофазни управляващи вериги. Те се изпълняват на един и същи триак и могат да смекчат натоварването на механичната част и се използват за електродвигатели с мощност по-малка от 12 kV. Предприятията прилагат трифазно регулиране на напрежението за електродвигатели с мощност до 260 kW. При избора на типа мек стартер е необходимо да се ръководите от следните параметри:
- Захранване на устройството.
- Режим на работа.
- Равен IP двигател и мек стартер.
- Броят на стартовете за определено време.
За защита на помпите са подходящи меки стартери, които предпазват от удар с хидравличния компонент на тръбата (Advanced Control). Меките стартери за инструменти се избират въз основа на натоварвания и високи обороти. В скъпите модели присъства този тип защита под формата на меки стартери, но за бюджет е необходимо да го направите сами. Използва се в химическите лаборатории за плавно стартиране на вентилатора, охлаждащата течност.
Причини за използване в мелницата
Поради конструктивните характеристики при стартиране на ъглошлайфа възникват високи динамични натоварвания върху частите на инструмента. С първоначалното завъртане на диска, оста на скоростната кутия е подложена на инерционното действие:
- Инерциалният ритник може да откъсне мелницата от ръка. Има заплаха за живота и здравето, тъй като този инструмент е много опасен и изисква стриктно спазване на правилата за безопасност.
- При стартиране се появява свръхток (Istart = 7 * Inom). Преждевременно износване на четките, прегряване на намотките.
- Скоростната кутия се износва.
- Унищожаването на острието.
Неконфигурираният инструмент става много опасен, защото има вероятност да навреди на здравето и живота. Затова е необходимо да се защити. За целта те ще направят мек стартер за електроинструмент със собствените си ръце.
Направи си сам
За бюджетни модели на ъглошлайф и друг инструмент, трябва да сглобите мекия си стартер. Това не е трудно да направите това, защото благодарение на интернет можете да намерите огромен брой схеми. Най-простата и в същото време ефективна е универсална верига с мек стартер на триакт и микросхема.
Когато включите шлифовъчната машина или друг инструмент, повредите в намотките и скоростната кутия на инструмента, свързани с рязък старт. Радиоаматьорите намериха изход от тази ситуация и предложиха лесен плавен старт за електроинструмент със собствените си ръце (схема 1), сглобен в отделен блок (има много малко място в случая).
Схема 1 - Схема на електроинструмента с мек старт.
Мекият стартер „Направи си сам“ се реализира на базата на КР118ПМ1 (фазова регулация) и силовия блок на триаци. Основният акцент на устройството е неговата универсалност, тъй като може да бъде свързана към всеки електроинструмент. Инсталира се не само лесно, но и не изисква предварителна конфигурация. По принцип свързването на системата с инструмента не е сложно и се инсталира в прекъсването на захранващия кабел.
Характеристики на модула за мек стартер
Когато шлайфката е включена, към KR118PM1 се прилага напрежение и на кондензатора за управление (C2) се увеличава плавно повишаване на напрежението, докато зарядът се увеличава. Тиристорите, разположени в чипа, се отварят постепенно с известно закъснение. Триакът се отваря с пауза, равна на закъснението на тиристорите. За всеки следващ период на напрежение се наблюдава постепенно намаляване на закъснението и инструментът стартира плавно.
Времето за настройка зависи от капацитета на C2 (при 47 микрона, времето за стартиране е 2 секунди). Това закъснение е оптимално, въпреки че може да бъде променено чрез увеличаване на капацитета на С2. След изключване на ъглошлайфа (ъглошлайф) кондензаторът С2 се разтоварва поради резистора R1 (времето на разреждане е приблизително равно на 3 секунди при 68 к).
Тази схема за регулиране на скоростта на двигателя може да бъде надградена чрез замяна на R1 с променлив резистор. Когато стойността на съпротивлението на променливия резистор се променя, силата на електродвигателя се променя. Резисторът R2 изпълнява функцията за управление на величината на тока, който протича през входа на триака VS1 (желателно е да се осигури охлаждане от вентилатора), което е управлението. Кондензаторите C1 и C3 се използват за защита и контрол на чипа.
Триакът е избран със следните характеристики: максималното пряко напрежение е до 400–500 V, а минималният предавателен ток през кръстовищата трябва да бъде най-малко 25 А. При производството на мек стартер съгласно тази схема резервът на мощност може да варира от 2 kW до 5 kW.
По този начин, за да се увеличи експлоатационният живот на инструментите и двигателите, е необходимо да се постигне плавен старт. Това се дължи на конструктивната особеност на асинхронните и колекторните видове електродвигатели. При стартиране има бързо потребление на ток, поради което има износване на електрическите и механичните части. Използването на мекия стартер ви позволява да закрепите електроинструмента, поради спазването на правилата за безопасност. При надграждане на инструмента е възможно да се купуват готови модели, както и да се сглоби просто и надеждно универсално устройство, което не само се различава, но дори надминава някои фабрични меки стартери.