Zariadenie s plynulým štartom elektromotora

Indukčný motor má schopnosť samočinného štartu vďaka interakcii medzi rotujúcim tokom magnetického poľa a vinutím prúdom rotora, čo spôsobuje vysoký prúd v ňom. V dôsledku toho stator spotrebuje veľký prúd, ktorý v okamihu, keď motor dosiahne plnú rýchlosť, stane väčším ako menovitý prúd, čo môže viesť k ohrevu a poškodeniu motora. Aby ste tomu zabránili, je potrebný softstartér.

Ako funguje štartér

Spočíva v tom, že prístroj reguluje napätie aplikované na motor počas štartovania a kontroluje aktuálne charakteristiky. Pre asynchrónne motory je štartovací moment približne úmerný štvorcu štartovacieho prúdu. Je úmerný použitému napätiu. Krútiaci moment sa môže považovať za približne úmerný aplikovanému napätiu, čím sa nastavuje napätie počas štartu, prúd spotrebovaný strojom a jeho krútiaci moment je riadený zariadením a môže sa znížiť.

Pomocou šiestich SCR v konfigurácii, ako je to znázornené na obrázku, softstartér môže nastaviť napätie, ktoré sa na motore začína od 0 V do menovitého sieťového napätia. Hladký štart elektromotora sa môže vykonávať tromi spôsobmi:

1. Priamy štart s aplikáciou plného zaťaženia.
2. Uplatňovanie sa postupne znižuje.
3. Aplikácia spúšťania čiastočného vinutia pomocou spúšťača autotransformátora.

SCP môže byť dvoch typov:

1. Otvorené riadenie: spúšťacie napätie sa aplikuje s časovým oneskorením bez ohľadu na prúd alebo rýchlosť motora. Pre každú fázu sa najskôr vykonajú dve SCR s oneskorením o 180 stupňov počas príslušných polovičných cyklov (pre ktoré sa vykonáva každý SCR). Toto oneskorenie postupne klesá s časom, kým privádzané napätie nedosiahne nominálnu hodnotu. Je tiež známy ako dočasný stresový systém. Táto metóda v skutočnosti neovplyvňuje zrýchlenie motora.
2. Ovládanie uzatvorenej slučky: sú monitorované všetky charakteristiky výstupného signálu motora, ako napríklad prúd alebo rýchlosť. Spúšťacie napätie sa mení tak, aby sa dosiahla požadovaná odozva. Úlohou SCP je teda riadiť vodivý uhol SCR a riadiť napájacie napätie.

Výhody jemného štartu

Softvérové ​​štartéry na pevné polovodiče používajú polovodičové zariadenia na dočasné zníženie parametrov na svorkách motora. To umožňuje riadenie prúdu motora, aby sa znížil krútiaci moment medznej hodnoty motora. Ovládanie je založené na riadení napätia svoriek motora v dvoch alebo troch fázach.

Existuje niekoľko dôvodov, prečo je táto metóda vhodnejšia ako ostatné:

1. Zvýšená efektívnosť: účinnosť systému SCP využívajúcich spínače v pevnom stave je spôsobená najmä stavom nízkeho napätia.
2. Spravované spustenie: parametre štartu je možné ovládať, ľahko ich meniť, čo zabezpečuje jeho spustenie bez akýchkoľvek škubnutí.
3. Riadené zrýchlenie: zrýchlenie motora je riadené hladko.
4. Nízke náklady a veľkosť: je to dosiahnuté pomocou spínačov v polovodičovej sústave.

Súčasti polovodičových zariadení

Napájacie spínače, ako je SCR, ktoré sú predmetom fázového riadenia pre každú časť cyklu. Pre trojfázový motor sú ku každej fáze pripojené dva SCR. Relé mäkkého štartovania motora sa musí vypočítať najmenej trikrát vyššie ako napájacie napätie.

Pracovný príklad systému pre trojfázový asynchrónny motor. Systém sa skladá zo šiestich SCR, riadiacej logiky v podobe dvoch komparátorov - LM324 a LM339 k získaniu úrovne a napätia rampy a optočlen na ovládanie brán aplikovaním napätia na SCR v každej fáze.

Preto riadením trvania medzi impulzmi alebo ich oneskorením sa reguluje riadený uhol SCR a napájanie sa reguluje počas štartovacej fázy motora. Celý proces je v skutočnosti riadiaci systém s otvorenou slučkou, ktorý riadi časovanie aplikácie impulzov uzávierky pre každý SCR.

Základy SCR

SCR (Silicon Controlled Usmerňovač) je regulovateľný DC výkonový regulátor s vysokým výkonom. Softstartéry pre asynchrónne motory SCR je štvorvrstvové polovodičové polovodičové zariadenie PNPN. Má tri vonkajšie svorky a na obr. 2 (a) používa alternatívne symboly a na obr. 2 (b) má tranzistorový ekvivalentný obvod.

Hlavný spôsob, ako použiť SCR ako prepínač s anódou, pozitívny vzhľadom na katódu, riadený v čase spustenia stroja.

Hlavné charakteristiky SCR možno chápať pomocou týchto diagramov. Softstartér môže byť zapnutý a pôsobí ako usmerňovač s priamym silikónovým skreslením a krátkym prúdom na ňu prúdi cez S2. SCR rýchlo (v priebehu niekoľkých mikrosekúnd) sa automaticky zapne do stavu zapnutia a zostane zapnuté aj po odstránení uzávierky.

Táto akcia je znázornené na obrázku 2 (b) primárny brána prúd zapne Q1 a kolektorový prúd Q1 zapne Q2, Q2 kolektorový prúd sa potom udržuje Q1, a to aj keď je brána pohon odstránený. Saturačný potenciál je asi 1 V a vytvára sa medzi anódou a katódou.

Ak chcete povoliť SCR, je potrebný len krátky impulz uzávierky. Akonáhle SCR závory, môže byť opäť odpojiť na okamih znížiť jej anóda prúd je menšia ako určitá hodnota, zvyčajne niekoľko miliampérov, v AC aplikácie vypnutia dochádza automaticky v mieste kríženia nula v každej polovici cyklu.

Významný zisk je dostupný medzi bránou a anódou SCR a nízke hodnoty prúdových brán (zvyčajne niekoľko mA alebo menej) môžu sledovať vysoké hodnoty anódového prúdu (až desiatky zosilňovačov). Väčšina SCR má anódové označenia stoviek voltov. Charakteristiky brány SCR sú podobné charakteristikám tranzistorového uzlu-emitor tranzistora (pozri obrázok 2 (b)).

Vnútorná kapacita (niekoľko pF) existuje medzi anódou a brány SCR a prudko rastúcim napätím sa objaví na anóde môže spôsobiť zodpovedajúce signál prielom do brány zapnúť SCR. Tento "rýchlosť efekt" môže byť spôsobené tým, priechodoch na vedenie, a tak ďalej. D. Problémy s účinkom rýchlosti môžu byť prekonané tým, že vykonáva vyhladenie CR sieť medzi anódou a katódou obmedziť rýchlosť zdvihu na bezpečnú hodnotu.

Prevádzka s premenlivou rýchlosťou

Sieťové napätie striedavého prúdu (obr. 5) je odstránené pasívnym diódovým mostíkom. To znamená, že diódy sa spúšťajú, keď je sieťové napätie väčšie ako napätie v sekcii kondenzátora. Výsledný priebeh má dva impulzy počas každého polčasu, jeden pre každé diódy vedenie okna.

Pri vlnovej dĺžke prechádza z jednej diódy na ďalšiu. Je to typické, keď sa používa v DC prepojení jednotky a existuje určitá záťaž. Invertory používajú širokopásmovú moduláciu na vytváranie výstupných signálov. Trigulárny signál sa generuje na nosnej frekvencii, s ktorou sa menič IGBT prepne.

Tento priebeh sa porovnáva so sínusovou krivkou pri základnej frekvencii, ktorá sa musí privádzať k motoru. Výsledkom je vlnová forma U zobrazená na obrázku.

Výstupom meniča môže byť akákoľvek frekvencia pod alebo nad hraničnou frekvenciou na hranice meniča a / alebo mechanické limity motora. Je potrebné venovať pozornosť tomu, že pohon vždy pracuje v medziach hodnôt sklzu motora.

Začnite proces regulácie

Časovanie SCR je kľúčom na riadenie výstupného napätia softstartéra. Počas spustenia logický obvod softstartéra určuje, kedy sa má SCR zapnúť. Nezahŕňa SCR v bode, kde napätie prechádza z negatívneho na pozitívne, ale po nej chvíľu čaká. Toto je známy proces, nazývaný "postupné zotavenie" SCR. Bod spínania SCR je nastavený alebo naprogramovaný tak, aby bol pôvodný krútiaci moment, počiatočný prúd alebo hraničný prúd prísne regulované.

Výsledkom postupného zotavenia SCR je neosýzové znížené napätie na motorových termináloch, ktoré je znázornené na obrázkoch. Pretože motor je indukčný a prúd je za napätím, SCR zostáva zapnutý a vedie, kým prúd nedosiahne nulu. Stane sa to potom, čo sa napätie stane negatívne. Výstupné napätie jednotlivých SCR.

V porovnaní s tvarom celkového napätia možno vidieť, že špičkové napätie sa zhoduje s celkovým vlnovým napätím. Avšak prúd sa nezvyšuje na rovnakú úroveň ako pri aplikácii plného napätia v dôsledku indukčnej povahy motorov. Keď sa toto napätie privádza na motor, výstupný prúd vyzerá ako na obrázku.

Keďže frekvencia napätia je rovnaká ako lineárna frekvencia, frekvencia prúdu je rovnaká. SCR postupne prejdú na plnú vodivosť, súčasné medzery sa zaplnia, až kým sa nevyzerá ako krivka motora.

Charakteristika motora používajúceho SCP

Také hladké spúšťanie asynchrónneho elektrického motora má na rozdiel od AC pohonu charakteristiky prúdu v sieti a prúd motora je vždy rovnaký. Počas štartovania aktuálna zmena závisí priamo od použitého napätia. Krútiaci moment motora sa mení ako štvorcové napätie alebo prúd.

Najdôležitejším faktorom hodnotenia je krútiaci moment motora. Štandardné motory produkujú pri uvedení do prevádzky približne 180% plného zaťaženia. V dôsledku toho sa 25% zníženie parametrov rovná krútiacemu momentu plného zaťaženia. Ak motor pri spúšťaní spotrebuje 600% celkového zaťažovacieho prúdu, prúd v tomto obvode zníži počiatočný prúd zo 600% na 450% zaťaženia.

Štartovacie schémy pripojenia

Existujú dve možnosti, s ktorými začína štartovací motor: štandardný okruh a vnútri trojuholníka.

Štandardná schéma. Štartér je zapojený do série s napäťovým vedením napojeným na motor.

Vo vnútri trojuholníka je ďalší okruh, cez ktorý je spúšťač pripojený, nazývaný schémou vnútornej delty. V tomto diagrame sú dva káble, ktoré sa pripájajú k jednému z motorov, pripojené priamo k napájaciemu zdroju I / P a druhý kábel bude pripojený cez štartér. Jedným z prvkov tejto schémy je to, že štartér môže byť použitý pre veľké motory, napríklad pre motory s výkonom 100 kW, pretože fázové prúdy sú rozdelené na 2 časti.