Pornire lină a motorului de curent continuu manual. Pornire fără probleme a motorului electric. Analiza convertoarelor de impulsuri existente

Pornirea unui motor de curent continuu are o serie de caracteristici distinctive.

Acest lucru se explică prin valoarea mare a curentului de pornire, care trebuie limitat în prealabil.

Dacă nu se face acest lucru, circuitul intern al înfășurării armăturii poate fi deteriorat.

Există mai multe metode de pornire: directă, reostat și o metodă de creștere fără probleme a tensiunii de alimentare.

Pe măsură ce sarcina curentă pe înfășurarea statorului crește, cuplul motorului electric crește, care este transmis prin arbore către partea sa în mișcare - rotorul. Cu cât cuplul crește mai repede, cu atât înfășurarea statorului se încălzește mai mult.

Acest fenomen poate duce la:

• defectarea izolației;
• apariția vibrațiilor;
• deformarea pieselor mecanice ale motorului;
• defectarea completă a motorului.

Curentul mare poate provoca scântei violente sub perii, ceea ce va duce la defectarea colectorului.

Defecțiunea poate fi evitată prin scăderea curentului de pornire la viteza nominală imediat după pornirea motorului electric. Acest lucru poate fi realizat în mai multe moduri. Alegerea celei mai bune opțiuni depinde de caracteristicile tehnice ale motorului și de scopul acestuia.

Pornire directă

Această metodă se bazează pe conectarea directă a înfășurării armăturii la rețeaua electrică la tensiunea nominală a motorului. Pornirea directă poate fi utilizată numai dacă există o sursă de alimentare stabilă a motorului, care este conectat rigid la unitate.

Această metodă este una dintre cele mai simple. Temperatura în timpul pornirii directe crește, în comparație cu alte metode, nesemnificativ.

Circuit de pornire directă

Metoda direct-on-line este de preferat în absența unor restricții speciale privind curentul furnizat de la rețea.

Daca motorul electric functioneaza in modul de porniri si opriri frecvente, acesta trebuie sa fie echipat cu cel mai simplu echipament. Rolul său poate fi jucat printr-o eliberare manuală. În acest caz, tensiunea este furnizată la bornele motorului electric.

Pornirea directă poate fi utilizată numai la motoarele de putere redusă, deoarece sarcina de vârf la modelele mari poate depăși sarcina nominală de 50 de ori.

Pornire reostat

Metoda este potrivită pentru pornirea echipamentelor de mare putere. Procesul se desfășoară după cum urmează:

1. Un reostat este realizat dintr-un fir împărțit în secțiuni și având o rezistență specifică mare.
2. Curentul de câmp este setat la valoarea nominală.
3. În timpul pornirii, rezistența reostatului este redusă succesiv, eliminând astfel supratensiunile de curent electric.

Includerea unui reostat în circuit asigură siguranța pornirii motoarelor de cea mai mare putere.

Pornire reostat

Odată cu pornirea reostatului, motorul accelerează treptat cu o accelerație constantă. Numărul de trepte de reostat depinde de cerințele pentru pornirea lină a motorului și de diferență

Valorile rezistențelor lor sunt determinate prin calcul. În medie, reostatele de pornire au 2-7 pași.

Sarcina principală a proiectantului este să asigure aceeași valoare a curentului maxim și minim în toate etapele când sunt comutate în intervalele de timp specificate.

Procesul de comutare a reostatului de pornire practic nu este susceptibil de automatizare. Dacă este necesar (de exemplu, în instalațiile automate) se folosesc rezistențe de pornire, ocolite alternativ de contactele contactoarelor care funcționează automat.

De îndată ce motorul intră în modul de funcționare, rezistența reostatului trebuie retrasă complet, deoarece este calculată numai pentru funcționarea pe termen scurt. Dacă curentul trece prin reostat pentru o perioadă lungă de timp, pur și simplu va eșua.

Rezistența scade și ea în trepte.

Începeți prin a crește ușor tensiunea de alimentare

În înfășurarile motoarelor pompelor, transportoarelor, suflantelor în momentul pornirii apar curenți crescuti, depășind de 6 ori valoarea nominală a acestora. Acest fenomen are un efect negativ asupra componentelor motorului, reducând durabilitatea acestora. Prin urmare, în echipamentele electrice cu o putere mai mare de 1 kW, se utilizează pornirea soft.

Semnificația acestei metode este următoarea: tensiunea de alimentare crește treptat până când motorul ajunge în modul de funcționare. Reglarea se face folosind tiristoare sau triac. Sunt amplasate „spate în spate” și sunt instalate pe fiecare dintre liniile de alimentare.

Starter moale

Tiristoarele sunt activate în stadiul inițial și sunt pornite în serie cu o mică întârziere pentru fiecare jumătate de ciclu. O astfel de schemă de lucru contribuie la creșterea efectivă a tensiunii (alternanță medie) pe motorul electric până la atingerea tensiunii nominale a rețelei.

Odată ce motorul a atins viteza nominală, acesta poate fi comutat direct prin bypass.

Se realizează prin intermediul soft-starterelor sau convertoarelor de frecvență.

Dar aceste dispozitive înlocuiesc cu succes:

• întrerupătoare;
• separatoare de tensiune maximă.

Acesta din urmă furnizează tensiune completă la bornele motorului (principiul direct-on-line). Dar o astfel de schemă este posibilă numai pe instalațiile electrice de putere redusă.

Metoda de pornire uşoară a unui motor asincron cu rotor cu colivie

Există și alte soft startere disponibile care asigură o oprire ușoară a motorului. Sunt necesare în dispozitivele care, cu o scădere bruscă a vitezei de rotație, pot duce la defectarea lor sau încălcări de altă natură. Un exemplu este o pompă, oprirea ei rapidă va provoca un ciocan de ari în sistem. O oprire bruscă a benzilor transportoare este nedorită, ca urmare a cărei benzi se poate defecta.

Caracteristici de pornire soft a motoarelor trifazate

La motoarele electrice de acest tip se folosește o pornire soft „stea-triunghi”. Circuitul funcționează după cum urmează:

• inițial înfășurările motorului sunt conectate în stea;
• când motorul atinge parametrii setați, aceștia trec la o conexiune delta.

Sistem de control al motorului trifazat (invertor)

Diagrama dispozitivului include:

• contactoare pentru fiecare fază;
• un cronometru care stabilește intervalul de timp;
• releu de suprasarcina.

Această metodă vă permite să mențineți curentul de pornire la nivelul de 30% din valoarea acestuia cu pornire directă. În consecință, cuplul este mai mic - nu mai mult de 25%.

Metoda „stea-triunghi” poate fi utilizată numai dacă motorul este încărcat în momentul pornirii acestuia.

Dar echipamentele electrice excesiv de încărcate nu pot fi accelerate la viteza nominală din cauza cuplului insuficient.

Dispozitivele netede pot juca rolul unui regulator de tensiune al motorului electric dacă în circuit este prezent un controler adecvat. Sarcina sa este de a monitoriza factorul de putere al motorului. Depinde de sarcină: cu o valoare mică, controlerul va scădea tensiunea și curentul motorului electric.

Pornire sub tensiune a circuitului de armătură

Curentul de pornire poate fi limitat prin utilizarea unui redresor controlat sau a unui generator separat.

Înfășurarea de câmp este alimentată de la o altă sursă de tensiune completă care asigură curentul de pornire complet.

Această metodă este folosită pentru a porni motoare puternice cu viteză variabilă.

Inversarea (schimbarea sensului de rotație) se realizează prin schimbarea direcției curentului în înfășurarea de câmp sau armătură.

Pornire lină

motor de curent continuu periat

(DPT)

Este necesar să porniți fără probleme motorul colectorului, de exemplu, pentru a preveni supratensiunile în circuitele de alimentare. Fie prevenind impacturile bruște asupra transmisiei de transmisie. Nu este de prisos să aprinzi farurile pentru a crește durata de viață a lămpii.

În cazul meu, a fost necesar să se furnizeze putere maximă motorului de antrenare al mașinii electrice cu ieșirea cheii de control electronic din modul de control PWM, pentru a preveni supraîncălzirea acestuia la sarcină maximă.

În fig. 1 și fig. 2 prezintă două scheme pentru implementarea unor astfel de dispozitive.

Construcția 1:

O schemă de circuit simplă a unei porniri ușoare pe un temporizator integral KR1006VI1 (sau seria importată 555)

Fig. 1. Construcție 1

Când se aplică o tensiune de 12V, pornește un temporizator cu elemente de curele (PWM) și începe să genereze impulsuri la ieșirea 3 a CI cu o frecvență constantă și o lățime de repetiție a impulsului care variază în timp. Timpul este stabilit de capacitatea condensatorului C1. În plus, aceste impulsuri sunt alimentate la poarta unui tranzistor puternic cu efect de câmp care controlează sarcina la ieșirea dispozitivului. R3 este strict de 2 Mohm. Tensiunea de funcționare a condensatoarelor electrolitice este de 25 volți.
Notă: Acest dispozitiv este localizat cât mai aproape de ventilatorîn caz contrar, se pot forma interferențe care vor interfera cu funcționarea normală a mașinii (desigur, Zhiguli nu este un obstacol).

Construcția 2:

Un circuit la fel de simplu bazat pe același temporizator integrat.

Fig. 2 Construcție 2

Construcția 3:

Circuitul utilizat pe un vehicul electric. Dispozitivul este pornit de butonul „Start”.

Fig. 2 Construcție 3

Valoarea rezistorului R2 trebuie să fie de cel puțin 2,2 ohmi, altfel nu va exista deschidere completă (100%) a tranzistorilor.
Alimentarea circuitului este limitată la nivelul de 7,5V folosind dioda zener KS175Zh pentru a limita tensiunea de comandă furnizată la poarta tranzistoarelor. În caz contrar, bazele tranzistoarelor se saturează.
Dispozitivul este pornit prin apăsarea butonului „Pornit” prin alimentarea cu energie, în timp ce se deblochează simultan tranzistoarele de putere. Când dispozitivul este oprit, modul liniar este împiedicat atunci când sursa de alimentare a circuitelor de control este redusă, tranzistoarele sunt închise instantaneu.

Pornirea lină a unui motor cu inducție este întotdeauna o sarcină dificilă, deoarece este nevoie de mult curent și cuplu pentru a porni un motor cu inducție, ceea ce poate arde înfășurarea unui motor electric. Inginerii propun și implementează în mod constant soluții tehnice interesante pentru a depăși această problemă, de exemplu, folosind un circuit de comutare, un autotransformator etc.

În prezent, astfel de metode sunt utilizate în diverse instalații industriale pentru funcționarea neîntreruptă a motoarelor electrice.

Principiul de funcționare a unui motor electric cu inducție este cunoscut din fizică, a cărui întreagă esență este utilizarea diferenței dintre frecvențele de rotație a câmpurilor magnetice ale statorului și rotorului. Câmpul magnetic al rotorului, încercând să ajungă din urmă cu câmpul magnetic al statorului, promovează excitarea unui curent mare de pornire. Motorul funcționează la turație maximă, iar valoarea cuplului crește și ea în urma curentului. Ca urmare, înfășurarea unității poate fi deteriorată din cauza supraîncălzirii.

Astfel, devine necesară instalarea unui soft starter. Demaroarele soft pentru motoarele asincrone trifazate protejează unitățile de curentul și cuplul inițial ridicat care rezultă din efectul de alunecare în timpul funcționării motorului cu inducție.

Caracteristicile avantajoase ale utilizării unui circuit cu un soft starter (SCP):

1. scăderea curentului de pornire;
2. reducerea costurilor cu energia;
3. eficiență crescută;
4. cost relativ scăzut;
5. atingerea vitezei maxime fără a afecta unitatea.

Cum să pornești motorul fără probleme?

Există cinci metode de bază de pornire ușoară.

• Un cuplu ridicat poate fi creat prin adăugarea de rezistență externă la circuitul rotorului, așa cum se arată.

• Prin includerea unui transformator automat în circuit, este posibil să se mențină curentul de pornire și cuplul prin reducerea tensiunii inițiale. Vezi poza de mai jos.

• Pornirea directă este cea mai ușoară și mai ieftină metodă deoarece motorul cu inducție este conectat direct la sursa de alimentare.
• Conexiuni conform unei configurații speciale a înfășurărilor - metoda este aplicabilă pentru motoarele destinate funcționării în condiții normale.

• Utilizarea SCP este cea mai avansată dintre toate metodele enumerate. Aici, dispozitivele semiconductoare precum tiristoarele sau SCR-urile care controlează viteza unui motor cu inducție înlocuiesc cu succes componentele mecanice.

Regulator de rotație al motorului colectorului

Majoritatea schemelor de aparate de uz casnic și unelte electrice sunt create pe baza unui motor electric cu colector de 220 V. O astfel de cerere se explică prin versatilitatea sa. Unitățile pot fi alimentate de la tensiune DC sau AC. Avantajul circuitului se datorează asigurării unui cuplu de pornire eficient.

Pentru a obține o pornire mai lină și pentru a avea capacitatea de a regla viteza, se folosesc regulatoare de viteză.

Pornirea unui motor electric se poate face, de exemplu, în acest fel.

La studierea caracteristicilor de pornire ale motoarelor electrice de pornire, a fost dezvăluit că atunci când se aplică tensiune motorului electric, are loc un impuls de curent invers cu o tensiune mai mare de 2000 de volți. Izolarea înfășurărilor motoarelor electrice poate să nu reziste și să primească o defecțiune de la rând la rând. Arcul colector la curenți mari de pornire duce la arderea plăcilor colectoare. Este posibil să se evite defecțiunile și o urgență la pornirea motorului electric folosind metoda de accelerare a vitezei în timp.

Curentul de pornire din acest circuit este redus la o valoare acceptabilă de la 220 amperi la 20. Condițiile de pornire soft sunt create de un nivel de curent dublu - primul este creat de caracteristica de control a tranzistorului cu efect de câmp într-un timp de 0-10 ms, al doilea - prin contactele releului de pornire de la 10 la 60 ms. Curentul în timpul modului de pornire crește aproape liniar, ceea ce nu duce la distrugerea părții electrice a motorului electric.

Circuitul din figură este un hibrid dintre un tranzistor puternic cu efect de câmp și un releu de pornire.

Tranzistorul cu efect de câmp după apăsarea butonului „Start” se deschide prin furnizarea de tensiune de la bateria GB1 la poartă prin rezistorul R1. Un circuit paralel cu poarta tranzistorului și minusul bateriei protejează tranzistorul și crește ușor timpul de pornire de la 0,02 la 1 ms, în funcție de valorile rezistențelor R1, R2 și condensatorului C1 - acesta furnizează putere motorului de pornire M1 cu tensiune în creștere. Motorul electric va accelera la viteza nominală, la sfârșitul acestui proces, contactele puternice K1.1 ale releului K1 se vor închide, curentul prin tranzistorul cu efect de câmp se va opri și curentul de funcționare al motorului electric nu se va opri. creați arcul de contact al contactelor, deoarece modul de accelerare este finalizat.

Deschiderea circuitului „Start” va deschide circuitul K1.1 și va scoate din tensiune motorul electric, cu o scădere exponențială a curentului.

O diodă zener este introdusă în circuitul de poartă al tranzistorului cu efect de câmp în circuit pentru a proteja împotriva depășirii tensiunii de prag, în circuitul sursă al tranzistorului, paralel cu motorul de pornire, un circuit este conectat pentru a amortiza tensiunea de impuls a polaritate inversă - dioda VD2 și condensator C2.

Bobina releului K1 este protejată de impulsurile de polaritate inversă de un LED bipolar HL1 cu o rezistență de descărcare R4, rezistența R3 limitează curentul de alimentare al circuitului de înfășurare, reduce încălzirea acestuia în timpul pornirii pe termen lung. Dioda VD3 elimină pătrunderea zgomotului de impuls în circuitul de putere.

Nu există componente radio rare în circuit: tranzistoarele cu efect de câmp sunt setate pentru un curent total de funcționare de 212 amperi. Rezistoare MLT-0,25, R3 per watt. Diode VD2, VD3 de tip impuls. Releu auto - tip MG16566DX pentru un curent de contact de 30 de amperi și o tensiune de 12 volți, tensiunea de comutare a unui astfel de releu este de 7 volți, eliberarea este de 3,5 volți. Inlocuim LED-ul HL1 cu KIPD 45B -2 sau KIPD 23 A1-K, buton start tip KM 1-1. În proiectare a fost utilizat un motor electric de pornire de fabricație italiană; s-au efectuat cercetări pe alte tipuri de motoare electrice cu o capacitate de la 10 la 300 de wați.

Structura este asamblată într-o carcasă cu dimensiunile 110 * 35 * 55 și este fixată lângă demaror, butonul de pornire este instalat într-un loc convenabil pentru pornire și conectat cu un fir izolat cu o secțiune transversală de 0,5 mm. Tranzistoarele cu efect de câmp sunt fixate cu un șurub comun de radiator.

LED-ul poate fi folosit ca indicator de pornire sau lăsat pe placă.

Circuitele de alimentare ale motorului electric trebuie realizate cu un fir toronat cu sectiunea transversala de minim 10 mm si cat mai scurta in lungime pentru a reduce pierderile de tensiune.

Circuitul a fost testat pe un stand cu motorul de 250 wați indicat, pentru fiabilitate, instalați doi muncitori de câmp în paralel, fixând radiatorul pe ambele părți, curentul de pornire poate ajunge apoi la 220 de amperi. Curentul de 130 de amperi este preluat din baterie de demarorul mașinii Zhiguli VAZ 2107.

Lista radioelementelor

Desemnare	Un fel	Denumirea	Cantitate	Notă	Scor	Caietul meu
VT1	tranzistor MOSFET	IRL2505L	1			În blocnotes
VD1	diodă Zener	KS818E	1			În blocnotes
VD2, VD3	Dioda redresoare	1N4003	2			În blocnotes
HL1	Dioda electro luminiscenta	L-57EGW	1			În blocnotes
C1	Condensator	0,1 uF	1			În blocnotes
C2	Condensator electrolitic	100 uF	1			În blocnotes
R1	Rezistor	120 kΩ	1			În blocnotes
R2	Rezistor	75 kΩ	1			În blocnotes
R3	Rezistor	1 ohm	1			În blocnotes
R4	Rezistor	3,3 k ohmi	1