Влаштування плавного пуску асинхронного двигуна. Схема, опис

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Електрику

Влаштування плавного пуску асинхронного двигуна. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни

Інтерес радіоаматорів до розробки пристроїв плавного запуску асинхронних електродвигунів не слабшає. З'являються нові конструкції. Одна з них пропонується читачам.

Досить велику популярність набули пристрої плавного пуску на мікросхемі КР1182ПМ1, наприклад, описане в [1]. Але цій мікросхемі притаманні особливості, що не дозволяють досягти бажаних результатів без вимушеного ускладнення схеми. Перша їх - максимальна напруга мережі трохи більше 276 У. Для трифазного електродвигуна цього явно мало. Доводиться занулювати середню точку "зірки" його статора, щоб струм протікав між фазами, а між кожною фазою і нейтраллю. Але в цьому випадку потрібно регулювати струм всіх трьох фаз, інакше через одну з обмоток протягом всього часу пуску протікатиме струм, що багаторазово перевищує номінальний. А при включенні обмоток "зіркою" з ізольованою середньою точкою достатньо регулювати струм лише у двох фазах.

Друга особливість - необхідність зовнішнього ланцюга для примусової розрядки конденсатора, що час задає, так як струм його розрядки через саму мікросхему КР1182ПМ1 дуже малий і пристрій буде готовий до повторного пуску двигуна тільки через досить тривалий час.

Нещодавно вирішив розробити свій пристрій плавного пуску. Відразу ж вирішив не використовувати в ньому мікроконтролер, обійтися без вузла визначення проходження струму через нуль (наприклад, такого, як у [2]) і зробити його нечутливим до порядку чергування фаз.

Влаштування плавного пуску асинхронного двигуна
Рис. 1

Схема запропонованого пристрою показано на рис. 1. Воно складається із трьох функціональних блоків. Два з них однакові і є симісторними регуляторами діючого значення напруги на навантаженні, керовані за допомогою оптронів. Застосування в них симетричних діністорів VS3 і VS4 (точніше, аналогів таких диністорів - мікросхем КР1167КП1Б) дозволило значно спростити регулятори.

Третій блок керує одночасно обома регуляторами, формуючи в процесі пуску необхідний закон зміни ефективного значення прикладеного до двигуна напруги. Для цього він відповідним чином змінює струм, що протікає через випромінюючі діоди оптронів U1-U4, що керують регуляторами.

Фотодіоди цих оптронів працюють у фотовольтаїчному режимі, напруга, що генерується ними, поступово відкриває транзистори VT1 і VT2. При цьому опір транзисторів зменшується, завдяки чому в кожному напівперіоді напруги конденсатори C7 і C8 встигають заряджатися до напруги відкривання диністорів VS3 і VS4 за все менший час. Відповідно симистори VS1 і VS2 в кожному напівперіоді відкриваються все раніше і все більші частини напівперіодів надходять на обмотки електродвигуна M1.

На жаль, максимальна напруга на обмотках електродвигуна при використанні таких регуляторів виходить на 20...25 менше напруги в мережі. Тому передбачено реле K1, спрацьовує після закінчення процесу пуску і з'єднує своїми контактами електроди 1 і 2 симісторів VS1 і VS2. Цим досягається зменшення тепловиділення пристрою плавного пуску в робочому режимі двигуна.

Керуючий блок живиться від однієї з фаз трифазної мережі через конденсатор C1, що гасить, і випрямляч на діодному мосту VD2-VD5. Враховуючи, що напруга на виході мосту незначно в порівнянні з мережевою напругою, можна вважати випрямляч джерелом струму, значення якого близько 20 мА задано реактивним опором конденсатора C1 і практично не залежить від навантаження.

Резистор R5 обмежує імпульс заряджання конденсатора C1 в момент підключення пристрою до мережі. Рекомендую встановлювати цей резистор на висоті 5.7 мм над поверхнею монтажної плати, щоб у разі його згоряння (наприклад, внаслідок пробою конденсатора Cl) плата не була пошкоджена. Резистор R6 потрібен для розряджання конденсатора C1 після відключення від мережі. Конденсатор C5 згладжує пульсацію.

Два ланцюги, що складаються з включених послідовно випромінюючих діодів оптронів U1, U2 і U3, U4, з'єднані з плюсовим виведенням цього конденсатора через постійний резистор R2 і R1. Струм через випромінюючі діоди залежить від опору цих резисторів та значення випрямленого діодним мостом VD2-VD5 напруги, яке при незмінному випрямленому струмі залежить від опору навантаження випрямляча. Перша частина цього навантаження - ланцюг випромінюючих діодів. Друга частина утворена двома включеними послідовно паралельними інтегральними стабілізаторами DA1 та DA2. Чим більша частина наявних 20 мА протікає через інтегральні стабілізатори, тим менше залишається частку випромінюючих діодів.

Стабілізатор DA1 включений таким чином, що в міру зарядки конденсатора C4 опір його ділянки катод-анод плавно збільшується і струм через нього зменшується. При цьому плавно збільшуються випрямлена напруга та струм через випромінюючі діоди оптронів.

Стабілізатор DA2 визначає початкове значення цієї напруги (встановлюють підстроювальним резистором R9), яке досягається дуже швидко після замикання контактів вимикача SA1. Подальше збільшення напруги відбувається плавно зі швидкістю, що задається опором резистора підстроювального R7 і ємністю конденсатора C4.

Для чого потрібно задавати початкову напругу? Справа в тому, що при надто маленькій напрузі на обмотках електродвигуна струм через його обмотки вже тече, а вал все ще залишається нерухомим. При цьому двигун гуде, а обмотки нагріваються. Для запобігання такому небажаному режиму і передбачено встановлення початкової напруги, що забезпечує негайний початок обертання валу. Необхідне значення цієї напруги залежить від механічного навантаження на валу, тому його регулювання підстроювальним резистором R9 слід проводити в реальних умовах експлуатації двигуна.

По завершенні процесу пуску двигуна починає діяти третина навантаження випрямляча на діодному мосту VD2-VD5 - послідовно з'єднані стабілітрон VD1 і випромінюючий діод оптрона U5. Коли напруга на виході моста досягає напруги стабілізації стабілітрона (24), опір останнього різко зменшується. Через нього і випромінюючий діод оптрона U5 починає текти струм. Фотодиністор оптрона відкривається, і реле K1 спрацьовує, шунтуючи своїми контактами симістори VS1 і VS2. З цього моменту на електродвигун M1 надходить повна мережна напруга.

Оптрони 3ОД101В застосовані як оптрони U1-U4 тільки тому, що вони були у мене в наявності. Оскільки напруга, створювана фотодіодом одного оптрону, виявилася недостатньою для відкривання транзистора, число оптронів було подвоєно. Як випромінюючі діоди, і фотодіоди кожної їх пари з'єднані послідовно. З іншими діодними оптронами експерименти не проводили. Цілком можливо, що вони теж підійдуть. Існують здвоєні діодні оптрони (наприклад, АОД134АС), а також такі, що містять два фотодіоди, що висвітлюються одним випромінюючим діодом (наприклад, АОД176А). Можливо, варто спробувати їх.

При підборі заміни транзисторам 2SC4517 слід звернути увагу на максимальну напругу колектор-емітер. Воно не повинно бути менше 600 В. Це стосується й максимальної напруги у вимкненому стані симісторів VS1 і VS2.

Транзистори 2SC4517 у пристрої можна застосовувати без тепловідводів. Чи потрібно відводити тепло від симісторів, залежить від потужності електродвигуна та від того, як часто планується його вмикати.

Реле K1 – РП-64 [3] з котушкою на 220 В, 50 Гц. Його можна замінити, наприклад, на реле R20-3022-96-5230 [4] з двома групами нормально розімкнених контактів та котушкою на 230 В змінного струму. Конденсатори C2 та C3 - плівкові. Мікросхеми КР1167КП1Б можна замінити імпортними симетричними диністорами DB3.

Влаштування плавного пуску асинхронного двигуна
Рис. 2

Налагодження пристрою плавного пуску слід розпочати з балансування двох регуляторів. Для цього необхідно, як показано на рис. 2 подати на нього однофазну напругу 220 В, підключивши замість електродвигуна M1 дві лампи розжарювання на 220 В потужністю 40.60 Вт. Висновки конденсатора C4 необхідно замкнути перемичкою.

Подавши напругу живлення, встановіть підстроювальним резистором R9 мінімальну яскравість свічення ламп, а підстроювальним резистором R1 досягайте однакової інтенсивності їх свічення. Відключивши живлення, видаліть перемичку з конденсатора і знову увімкніть пристрій, контролюючи напругу на конденсаторі C5. Коли воно досягне 25.26, має спрацювати реле K1. Якщо з цим усе гаразд, можна перевірити напругу на лампах. Перед спрацюванням реле K1 воно має бути не менше 190 В. Якщо напруга на лампах менша, можна зменшити опір резистора R2, але тільки так, щоб не було перевищено максимально допустимого струму управління оптронів U1-U4.

Тепер до пристрою можна підключити електродвигун та подати трифазну напругу. На мій погляд, підбір бажаної тривалості розгону краще починати з мінімальної швидкості наростання напруги на двигуні (двигун підстроювального резистора R7 у верхньому за схемою положенні) і мінімального стартового напруги (двигун підстроювального резистора R9 в нижньому за схемою положенні).

Хочу звернути увагу, що технічно нескладно відмовитися від стабілізатора DA2, просто виключивши його і елементи, що відносяться до нього, зі схеми і з'єднавши разом дроти, що йшли до анода і катода стабілізатора. Для регулювання стартової напруги в цьому випадку встановлюють підстроювальні резистори R1' і R2', показані на схемі рис. 1 штриховими лініями. Але б не радив так робити. По-перше, це незручно, оскільки оперувати доведеться двома підстроювальними резисторами по черзі, прагнучи не порушувати рівності значень напруги на обмотках двигуна. По-друге, далеко не всі підстроювальні резистори здатні витримати прикладену до них напругу близько 400 В. По-третє, у розглянутому пристрої резистори R1' і R2', на відміну від інших підстроювальних резисторів, будуть знаходитися під високою напругою щодо нейтралі трифазної мережі, що може становити небезпеку при випадковому дотику до них.

Насамкінець хочу сказати, що пристрій плавного пуску не може замінити частотний регулятор швидкості і тривалий час підтримувати знижену частоту обертання валу електродвигуна. З його допомогою можна лише збільшити час розгону до номінальних оборотів та знизити пусковий струм. Перебування електродвигуна в режимі розгону довше необхідного призведе до перегрівання обмоток, тому що поточний через них в цьому режимі струм хоч і значно менший за стандартний пусковий струм, але все-таки перевищує номінальний. У такому режимі двигун дуже чутливий до навантаження на валу і може зупинитись при її незначному підвищенні.

Деякі аналогії пристрою плавного пуску електродвигуна можна вважати механізм зчеплення в автомобілі. Постійна робота асинхронного електродвигуна в режимі розгону подібна до руху автомобіля з не повністю включеним зчепленням.

література

Аладишкін Б. Застосування мікросхеми КР1182ПМ1. Плавний запуск електродвигуна. - electrik.info/main/praktika/278-primenenie-mikrosxemy-kr1182pm1-plavnyj-pusk.html.
Плавний запуск трифазного асинхронника. - kazus.ru/forums/showthread. php?t=12618.
Промежуточное реле РП-64. - rele.ru/d/d7323c0e96dc68ab5ffed6ea85cd1801.pdf.
R20 промислові малогабаритні реле.

Автор: П. Галашевський

Дивіться інші статті розділу Електродвигуни.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Самокеровані автомобілі Volvo із круговим оглядом 01.03.2015

Самокеровані автомобілі Volvo, нещодавно представлені компанією, мають засоби, що забезпечують точне визначення місцезнаходження і повний огляд на 360 °. Це радари, камери та лазерні датчики. Дубльована мережа комп'ютерів здійснює обробку інформації, формуючи карту в режимі реального часу, на якій відображаються рухомі та стаціонарні об'єкти навколо автомобіля. Функція точного визначення місцезнаходження використовує дані про об'єкти, що оточують автомобіль, а також дані системи GPS та тривимірну цифрову картку з високою роздільною здатністю, яка постійно оновлюється, отримуючи дані в реальному часі. Система досить надійна та не вимагає контролю з боку водія.

Радар безперервної дії, що працює на частоті 76 ГГц, і камера розміщені на лобовому склі - таке саме рішення використовується в новому автомобілі Volvo XC90. Ця система зчитує дорожні знаки та стежить за вигинами дороги, виявляє на дорозі інших учасників руху та інші об'єкти.

Передній та задній бампери вибрані для розміщення антен чотирьох радарів, здатних виявляти об'єкти у всіх напрямках. Радари охоплюють кут 360 °. Такий же кут, тобто круговий огляд, забезпечується чотирма камерами, завдання яких - стежити за об'єктами в безпосередній близькості від автомобіля. Дві камери встановлені під корпусами зовнішніх дзеркал, третя – у задньому бампері, четверта – у решітці радіатора. Ці камери стежать за дорожньою розміткою. Виробник зазначає, що великий динамічний діапазон дозволяє камерами швидко підлаштовуватися до освітлення, що змінюється, наприклад, при в'їзді в тунель і виїзді з нього.

У передній частині автомобіля під повітрозабірником знаходиться багатопроменевий лазерний датчик. Його поле огляду дорівнює 140 °, дальність дії - 150 м. Датчик дозволяє виявляти та розпізнавати об'єкти перед автомобілем.

У верхній частині лобового скла встановлена трифокусна камера. По суті, це три камери в загальному корпусі: одна з широким полем огляду в 140 °, інша з полем огляду 45 °, і третя - далекого діапазону дії з вузьким кутом огляду 34 °, що необхідно для більш точного сприйняття глибини та оцінки відстані до об'єктів. Камера здатна виявити пішоходів, що раптово з'явилися на дорозі, та інші небезпечні об'єкти.

Простір позаду автомобіля контролюють радари дальньої дії. Їх два та обидва вони встановлені в задньому бампері. Їхні показання використовуються для автомобілів, що наближаються ззаду. Вони важливі, наприклад, під час перебудови в іншу смугу руху.

Під час руху на малих швидкостях у справу вступають дванадцять ультразвукових датчиків по периметру автомобіля. Вони нагадують датчики існуючих систем полегшення паркування, але застосовується більш досконала система обробки сигналів. Ультразвукові датчики найбільш актуальні у ситуаціях, коли поблизу автомобіля несподівано з'являється пішохід чи інший об'єкт.

Використовуючи тривимірну цифрову карту високої роздільної здатності, автомобіль отримує інформацію про навколишню обстановку, включаючи дані про висоту, вигин дороги, кількість смуг, геометрію тунелів, огородження, знаки, з'їзди та багато іншого. У багатьох випадках позиціонування враховується з похибкою, яка вимірюється в сантиметрах.

Робота системи позиціонування автомобіля побудована на обліку показань GPS, триосьового акселерометра і гіроскопа. Зіставляючи зображення, отримані від камер і датчиків, із зображенням на карті, автомобіль точно визначає своє розташування щодо навколишніх об'єктів. Це дозволяє в режимі реального часу вибрати оптимальний маршрут, враховуючи змінні значення, включаючи вигини дороги, обмеження швидкості, зони дії знаків та інші фактори, що впливають на транспортний потік.

Інші цікаві новини:

▪ Пам'ять на нанотрубках, що рухаються

▪ Відеокарта OneXGPU із вбудованим SSD-накопичувачем

▪ Надточний заплутаний атомний годинник

▪ Змій та павуків ми боїмося від народження

▪ Контактні лінзи для доповненої реальності

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Застосування мікросхем. Добірка статей

▪ стаття Місяць. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Хто і коли виявив на Місяці однорогів та крилатих гуманоїдів? Детальна відповідь

▪ стаття ТБ - Стандарти. Довідник

▪ стаття Магнітна петльова антена. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Управління живленням телевізора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт