Plynulý rozbeh jednosmerného motora ručne. Urob si svojpomocne hladký štart elektromotora. Analýza existujúcich impulzných meničov

Spustenie jednosmerného motora má množstvo charakteristických vlastností.

To sa vysvetľuje veľkou hodnotou štartovacieho prúdu, ktorý musí byť predtým obmedzený.

Ak sa tak nestane, môže dôjsť k poškodeniu vnútorného obvodu vinutia kotvy.

Existuje niekoľko spôsobov spustenia: priamy, reostat a spôsob plynulého zvyšovania napájacieho napätia.

S rastúcim prúdovým zaťažením vinutia statora sa zvyšuje krútiaci moment elektromotora, ktorý sa prenáša cez hriadeľ na jeho pohyblivú časť - rotor. Čím rýchlejšie sa krútiaci moment zvyšuje, tým viac sa zahrieva vinutie statora.

Tento jav môže viesť k:

• porucha izolácie;
• výskyt vibrácií;
• deformácia mechanických častí motora;
• úplné zlyhanie motora.

Vysoký prúd môže spôsobiť prudké iskrenie pod kefami, čo povedie k poruche kolektora.

Poruchu je možné predísť znížením štartovacieho prúdu na menovité otáčky ihneď po spustení elektromotora. Dá sa to dosiahnuť niekoľkými spôsobmi. Výber najlepšej možnosti závisí od technických charakteristík motora a jeho účelu.

Priamy štart

Táto metóda je založená na priamom pripojení vinutia kotvy k elektrickej sieti pri menovitom napätí motora. Priamy štart je možné použiť len vtedy, ak je stabilné napájanie motora, ktorý je pevne spojený s pohonom.

Táto metóda je jednou z najjednoduchších. Teplota pri priamom štarte stúpa v porovnaní s inými metódami nevýznamne.

Priamy štartovací okruh

Metóda priameho pripojenia je najvýhodnejšia, ak neexistujú špeciálne obmedzenia prúdu dodávaného zo siete.

Ak elektromotor pracuje v režime častých štartov a zastavovaní, musí byť vybavený čo najjednoduchším zariadením. Jeho úlohu môže zohrávať ručné uvoľnenie. V tomto prípade je napätie privádzané na svorky elektromotora.

Priame spustenie je možné použiť iba na motoroch s nízkym výkonom, pretože špičkové zaťaženie veľkých modelov môže 50-krát prekročiť menovité zaťaženie.

Štart reostatu

Metóda je vhodná na spúšťanie zariadení s vysokým výkonom. Proces sa vykonáva takto:

1. Reostat je vyrobený z drôtu rozdeleného na sekcie s vysokým špecifickým odporom.
2. Prúd poľa je nastavený na menovitú hodnotu.
3. Počas spúšťania sa odpor reostatu postupne znižuje, čím sa eliminujú rázy elektrického prúdu.

Zahrnutie reostatu do obvodu zaisťuje bezpečnosť štartovania motorov s najvyšším výkonom.

Štart reostatu

Pri štartovaní reostatom motor zrýchľuje postupne s konštantným zrýchľovaním. Počet stupňov reostatu závisí od požiadaviek na hladký štart motora a rozdielu

Hodnoty ich odporov sú určené výpočtom. V priemere majú štartovacie reostaty 2-7 krokov.

Hlavnou úlohou projektanta je zabezpečiť rovnakú hodnotu maximálneho a minimálneho prúdu na všetkých stupňoch pri ich spínaní v stanovených časových intervaloch.

Proces prepínania štartovacieho reostatu prakticky nie je prístupný automatizácii. V prípade potreby (napríklad v automatizovaných inštaláciách) sa používajú štartovacie odpory, ktoré sa striedavo obchádzajú kontaktmi stýkačov, ktoré pracujú automaticky.

Hneď ako motor vstúpi do prevádzkového režimu, musí byť odpor reostatu úplne stiahnutý, pretože sa počíta len pre krátkodobú prevádzku. Ak prúd preteká reostatom dlhú dobu, jednoducho zlyhá.

Odpor tiež postupne klesá.

Začnite plynulým zvyšovaním napájacieho napätia

Vo vinutiach motorov čerpadiel, dopravníkov, dúchadiel sa v okamihu spustenia objavujú zvýšené prúdy, ktoré prekračujú ich nominálnu hodnotu 6-krát. Tento jav má negatívny vplyv na komponenty motora a znižuje ich životnosť. Preto sa v elektrických zariadeniach s výkonom nad 1 kW používa mäkký štart.

Význam tejto metódy je nasledovný: napájacie napätie stúpa postupne, až kým motor nedosiahne prevádzkový režim. Regulácia sa vykonáva pomocou tyristorov alebo triakov. Sú umiestnené "chrbtom k sebe" a sú inštalované na každom z prívodných vedení.

Mäkký štartér

Tyristory sa aktivujú v počiatočnom štádiu a zapínajú sa v sérii s malým oneskorením pre každý polcyklus. Takáto schéma práce prispieva k efektívnemu hromadeniu napätia (priemerné striedavé) na elektromotore až do dosiahnutia menovitého napätia siete.

Keď motor dosiahne svoje menovité otáčky, možno ho prepnúť priamo cez bypass.

Vykonáva sa pomocou softštartérov alebo frekvenčných meničov.

Tieto zariadenia však úspešne nahrádzajú:

• spínače;
• odpojovače plného napätia.

Ten dodáva plné napätie na svorky motora (princíp direct-on-line). Takáto schéma je však možná iba na elektrických inštaláciách s nízkym výkonom.

Spôsob mäkkého rozbehu asynchrónneho motora s rotorom nakrátko

K dispozícii sú ďalšie softštartéry, ktoré poskytujú jemné zastavenie motora. Sú potrebné v zariadeniach, ktoré s prudkým poklesom rýchlosti otáčania môžu viesť k ich poruche alebo porušeniam inej povahy. Príkladom je čerpadlo, jeho rýchle zastavenie spôsobí v systéme vodné rázy. Náhle zastavenie dopravných pásov je nežiaduce, v dôsledku čoho môže pás zlyhať.

Vlastnosti mäkkého štartu trojfázových motorov

Na elektromotoroch tohto typu sa používa mäkký štart "hviezda-trojuholník". Obvod funguje nasledovne:

• spočiatku sú vinutia motora zapojené do hviezdy;
• keď motor dosiahne nastavené parametre, prepnú sa do trojuholníkového zapojenia.

Systém riadenia trojfázového motora (invertor)

Schéma zariadenia obsahuje:

• stýkače pre každú fázu;
• časovač, ktorý nastavuje časový interval;
• relé preťaženia.

Táto metóda umožňuje udržiavať štartovací prúd na úrovni 30% jeho hodnoty s priamym štartom. V súlade s tým je krútiaci moment nižší - nie viac ako 25%.

Metóda "hviezda-trojuholník" sa môže použiť iba vtedy, ak je v čase jeho štartu na motore zaťaženie.

Nadmerne zaťažené elektrické zariadenie však nemožno zrýchliť na menovité otáčky z dôvodu nedostatočného krútiaceho momentu.

Hladké zariadenia môžu hrať úlohu regulátora napätia elektromotora, ak je v obvode prítomný vhodný ovládač. Jeho úlohou je sledovať účinník motora. Závisí to od zaťaženia: s malou hodnotou regulátor zníži napätie a prúd elektromotora.

Podpäťový štart okruhu kotvy

Nábehový prúd je možné obmedziť použitím riadeného usmerňovača alebo samostatného generátora.

Budiace vinutie je napájané z iného zdroja plného napätia, ktorý poskytuje plný nábehový prúd.

Táto metóda sa používa na spustenie výkonných motorov s premenlivou rýchlosťou.

Reverzácia (zmena smeru otáčania) sa vykonáva zmenou smeru prúdu v budiacom vinutí alebo kotve.

Hladký štart

kartáčovaný jednosmerný motor

(DPT)

Napríklad je potrebné plynulo zapnúť kolektorový motor, aby sa zabránilo nárazovým prúdom v napájacích obvodoch. Buď zabraňuje náhlym nárazom na prevodovku pohonu. Na predĺženie životnosti lampy nie je zbytočné nasadzovať svetlomety.

V mojom prípade bolo vyžadované dodávať maximálny výkon hnaciemu motoru elektromobilu výstupom elektronického ovládacieho kľúča z režimu PWM ovládania, aby nedochádzalo k jeho prehrievaniu pri maximálnej záťaži.

Na obr. 1 a obr. 2 sú znázornené dve schémy na realizáciu takýchto zariadení.

Konštrukcia 1:

Jednoduchá schéma mäkkého štartu na integrovanom časovači KR1006VI1 (alebo importovanej sérii 555)

Obr. Stavba 1

Po privedení napätia 12 V sa spustí časovač s páskovacími prvkami (PWM) a začne generovať impulzy na výstupe 3 integrovaného obvodu s konštantnou frekvenciou a časovo premenlivou šírkou opakovania impulzov. Čas je nastavený kapacitou kondenzátora C1. Ďalej sú tieto impulzy privádzané do brány výkonného tranzistora s efektom poľa, ktorý riadi záťaž na výstupe zariadenia. R3 je striktne 2 Mohm. Prevádzkové napätie elektrolytických kondenzátorov je 25 voltov.
Poznámka: Toto zariadenie sa nachádza čo najbližšie k ventilátoru inak môže dôjsť k rušeniu, ktoré naruší normálnu prevádzku auta (samozrejme, Zhiguli nie je prekážkou).

Konštrukcia 2:

Rovnako jednoduchý obvod založený na rovnakom integrovanom časovači.

Obr. 2 Konštrukcia 2

Konštrukcia 3:

Obvod používaný na elektrickom vozidle. Zariadenie sa spúšťa tlačidlom "Štart".

Obr. 2 Konštrukcia 3

Hodnota odporu R2 musí byť aspoň 2,2 ohmu, inak nedôjde k úplnému (100%) otvoreniu tranzistorov.
Napájanie obvodu je obmedzené na úrovni 7,5V pomocou zenerovej diódy KS175Zh za účelom obmedzenia riadiaceho napätia privádzaného na hradlo tranzistorov. V opačnom prípade sa bázy tranzistorov nasýtia.
Zariadenie sa zapína stlačením tlačidla "On" privedením napájania a súčasne odblokovaním výkonových tranzistorov. Keď je zariadenie vypnuté, lineárnemu režimu sa zabráni, keď sa zníži napájanie riadiacich obvodov, tranzistory sa okamžite zatvoria.

Hladké spustenie indukčného motora je vždy náročná úloha, pretože na spustenie indukčného motora je potrebný veľký prúd a krútiaci moment, ktorý môže spáliť vinutie elektromotora. Inžinieri neustále navrhujú a implementujú zaujímavé technické riešenia na prekonanie tohto problému, napríklad pomocou spínacieho obvodu, autotransformátora atď.

V súčasnosti sa takéto metódy používajú v rôznych priemyselných zariadeniach na nepretržitú prevádzku elektromotorov.

Princíp činnosti indukčného elektromotora je známy z fyziky, ktorého celou podstatou je využitie rozdielu medzi frekvenciami otáčania magnetických polí statora a rotora. Magnetické pole rotora, ktoré sa snaží dohnať magnetické pole statora, podporuje budenie veľkého štartovacieho prúdu. Motor beží na plné otáčky a hodnota krútiaceho momentu sa tiež zvyšuje podľa prúdu. V dôsledku toho môže dôjsť k poškodeniu vinutia jednotky v dôsledku prehriatia.

Preto je potrebná inštalácia softštartéra. Softštartéry pre trojfázové asynchrónne motory chránia jednotky pred počiatočným vysokým prúdom a krútiacim momentom vznikajúcim zo sklzu počas prevádzky indukčného motora.

Výhodné vlastnosti použitia okruhu so softštartérom (SCP):

1. zníženie štartovacieho prúdu;
2. zníženie nákladov na energiu;
3. zvýšená účinnosť;
4. relatívne nízke náklady;
5. dosiahnutie maximálnej rýchlosti bez ovplyvnenia jednotky.

Ako hladko naštartovať motor?

Existuje päť základných metód mäkkého štartu.

• Vysoký krútiaci moment možno vytvoriť pridaním vonkajšieho odporu do okruhu rotora, ako je znázornené.

• Zaradením automatického transformátora do obvodu je možné udržať rozbehový prúd a krútiaci moment znížením počiatočného napätia. Pozrite si obrázok nižšie.

• Priamy štart je najjednoduchší a najlacnejší spôsob, pretože indukčný motor je pripojený priamo k zdroju energie.
• Zapojenie podľa špeciálnej konfigurácie vinutia - metóda je použiteľná pre motory určené na prevádzku za normálnych podmienok.

• Použitie SCP je najpokročilejšie zo všetkých uvedených metód. Tu polovodičové zariadenia, ako sú tyristory alebo SCR, ktoré riadia rýchlosť indukčného motora, úspešne nahrádzajú mechanické komponenty.

Regulátor otáčok motora kolektora

Väčšina schém domácich spotrebičov a elektrického náradia je vytvorená na základe kolektorového elektromotora 220 V. Takýto dopyt sa vysvetľuje jeho všestrannosťou. Jednotky môžu byť napájané jednosmerným alebo striedavým napätím. Výhoda okruhu spočíva v zabezpečení účinného rozbehového momentu.

Na dosiahnutie hladšieho rozbehu a možnosti nastavenia rýchlosti sa používajú regulátory rýchlosti.

Svojpomocné naštartovanie elektromotora možno vykonať napríklad týmto spôsobom.

Pri štúdiu štartovacích charakteristík štartovacích elektromotorov sa zistilo, že pri privedení napätia na elektromotor dochádza k spätnému prúdovému impulzu s napätím vyšším ako 2000 voltov. Izolácia vinutia elektromotorov nemusí vydržať a dostať poruchu medzi otáčkami. Kolektorový oblúk pri vysokých štartovacích prúdoch vedie k vyhoreniu kolektorových dosiek. Je možné vyhnúť sa poruche a núdzovej situácii pri štartovaní elektromotora pomocou metódy zrýchlenia rýchlosti v priebehu času.

Rozbehový prúd v tomto obvode je znížený na prijateľnú hodnotu od 220 ampérov do 20. Podmienky mäkkého rozbehu sú vytvorené dvojnásobnou úrovňou prúdu - prvá je vytvorená riadiacou charakteristikou tranzistora s efektom poľa v čase 0-10 ms, druhý - kontaktmi štartovacieho relé od 10 do 60 ms. Prúd počas štartovacieho režimu rastie takmer lineárne, čo nevedie k zničeniu elektrickej časti elektromotora.

Obvod na obrázku je hybridom výkonného tranzistora s efektom poľa a štartovacieho relé.

Tranzistor s efektom poľa sa po stlačení tlačidla "Štart" otvorí privedením napätia z batérie GB1 do brány cez odpor R1. Obvod paralelný s bránou tranzistora a mínus batérie chráni tranzistor a mierne zvyšuje čas zapnutia z 0,02 na 1 ms, v závislosti od hodnôt odporov R1, R2 a kondenzátora C1 - to dodáva energiu do štartovacieho motora M1 so zvyšujúcim sa napätím. Elektromotor zrýchli na menovité otáčky, na konci tohto procesu sa výkonné kontakty K1.1 relé K1 zatvoria, prúd cez tranzistor s efektom poľa sa zastaví a prevádzkový prúd elektromotora sa nezastaví. vytvoriť oblúk kontaktov, pretože režim zrýchlenia je dokončený.

Otvorením obvodu "Štart" sa otvorí obvod K1.1 a elektromotor sa vypne s exponenciálnym poklesom prúdu.

Do obvodu hradla tranzistora s efektom poľa v obvode je zavedená zenerova dióda na ochranu pred prekročením prahového napätia, v zdrojovom obvode tranzistora je paralelne so štartovacím motorom zapojený obvod na tlmenie impulzného napätia opačná polarita - dióda VD2 a kondenzátor C2.

Cievka relé K1 je chránená pred impulzmi opačnej polarity bipolárnou LED HL1 s vybíjacím rezistorom R4, rezistor R3 obmedzuje napájací prúd obvodu vinutia, znižuje jeho zahrievanie pri dlhodobom zapínaní. Dióda VD3 eliminuje prenikanie impulzného šumu do napájacieho obvodu.

V obvode nie sú žiadne vzácne rádiové komponenty: tranzistory s efektom poľa sú nastavené na celkový prevádzkový prúd 212 ampérov. Rezistory MLT-0,25, R3 na watt. Diódy VD2, VD3 pulzného typu. Automobilové relé - typ MG16566DX pre kontaktný prúd 30 ampérov a napätie 12 voltov, spínacie napätie takéhoto relé je 7 voltov, uvoľnenie je 3,5 voltov. LED HL1 vymeníme za KIPD 45B -2 alebo KIPD 23 A1-K, štartovacie tlačidlo typu KM 1-1. Pri návrhu bol použitý štartovací elektromotor talianskej výroby, výskum prebiehal na iných typoch elektromotorov s výkonom od 10 do 300 wattov.

Konštrukcia je zostavená v puzdre s rozmermi 110 * 35 * 55 a je upevnená vedľa štartéra, štartovacie tlačidlo je inštalované na vhodnom mieste na zapnutie a spojené s lankovým izolovaným drôtom s prierezom 0,5 mm. Tranzistory s efektom poľa sú pripevnené spoločnou skrutkou k radiátoru.

LED môže byť použitá ako indikátor štartu alebo ponechaná na doske.

Napájacie obvody elektromotora musia byť vyhotovené lankovým vodičom s prierezom najmenej 10 mm a čo najkratšou dĺžkou, aby sa znížili straty napätia.

Okruh bol testovaný na stojane so špecifikovaným 250-wattovým motorom, kvôli spoľahlivosti nainštalujte dvoch terénnych pracovníkov paralelne, upevnite radiátor na oboch stranách, štartovací prúd potom môže dosiahnuť 220 ampérov. Prúd 130 ampérov odoberá z batérie štartér automobilu Zhiguli VAZ 2107.

Zoznam rádioelementov

Označenie	Typ	Denominácia	množstvo	Poznámka	Obchod	Môj zápisník
VT1	MOSFET tranzistor	IRL2505L	1			Do poznámkového bloku
VD1	Zenerova dióda	KS818E	1			Do poznámkového bloku
VD2, VD3	Usmerňovacia dióda	1N4003	2			Do poznámkového bloku
HL1	Dióda vyžarujúca svetlo	L-57EGW	1			Do poznámkového bloku
C1	Kondenzátor	0,1 uF	1			Do poznámkového bloku
C2	Elektrolytický kondenzátor	100 uF	1			Do poznámkového bloku
R1	Rezistor	120 kΩ	1			Do poznámkového bloku
R2	Rezistor	75 kΩ	1			Do poznámkového bloku
R3	Rezistor	1 ohm	1			Do poznámkového bloku
R4	Rezistor	3,3 kOhm	1