+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Принципиальная схема плавного пуска. Плавный пуск электродвигателя своими руками. Методы снижения пусковых токов

Кому хочется напрягаться, тратить свои деньги и время на переоборудование устройств и механизмов, которые и так прекрасно работают? Как показывает практика – многим. Хоть и не каждый в жизни сталкивается с промышленным оборудованием, оснащённым мощными электродвигателями, но, постоянно встречается пусть с не столь прожорливыми и мощными, электромоторами в быту. Ну а лифтом, наверняка, пользовался каждый.

Электродвигатели и нагрузки — проблема?

Дело в том, что фактически любые электродвигатели, в момент пуска или остановки ротора, испытывают огромные нагрузки. Чем мощнее двигатель и оборудование, приводимое им в движение, тем грандиозней затраты на его запуск.

Наверное, самая значительная нагрузка, приходящаяся на двигатель в момент пуска, это многократное, хоть и кратковременное, превышение номинального рабочего тока агрегата. Уже через несколько секунд работы, когда электромотор выйдет на свои штатные обороты, ток, потребляемый им, тоже вернётся к нормальному уровню.

Для обеспечения необходимого электроснабжения приходиться наращивать мощность электрооборудования и токопроводящих магистралей , что приводит к их подорожанию.

При запуске мощного электродвигателя, из-за его большого потребления, происходит «просадка» напряжения питания, которая может привести к сбоям или выходу из строя оборудования, запитанного с ним от одной линии. Ко всему прочему, снижается срок службы аппаратуры электроснабжения.

При возникновении нештатных ситуаций, повлёкших перегорание двигателя или его сильный перегрев, свойства трансформаторной стали могут измениться настолько, что после ремонта двигатель потеряет до тридцати процентов мощности. При таких обстоятельствах, к дальнейшей эксплуатации он уже непригоден и требует замены, что тоже недешево.

Для чего нужен плавный пуск?

Казалось бы, все правильно, да и оборудование на это рассчитано. Вот только всегда есть «но». В нашем случае их несколько:

  • в момент запуска электродвигателя, ток питания может превышать номинальный в четыре с половиной-пять раз, что приводит к значительному нагреву обмоток, а это не очень хорошо;
  • старт двигателя прямым включением приводит к рывкам, которые в первую очередь влияют на плотность тех же обмоток, увеличивая трение проводников во время работы, ускоряет разрушение их изоляции и, со временем, может привести к межвитковому замыканию;
  • вышеупомянутые рывки и вибрация передаются на весь приводимый в движение агрегат. Это уже совсем нездорово, потому что может привести к повреждению его движущихся элементов : систем зубчатых передач, приводных ремней, конвейерных лент или просто представьте себя едущим в дёргающемся лифте. В случае насосов и вентиляторов — это риск деформации и разрушения турбин и лопастей;
  • не стоит также забывать об изделиях, возможно находящихся на производственной линии. Они могут упасть, рассыпаться или разбиться из-за такого рывка;
  • ну, и наверно, последний из моментов, заслуживающих внимание — стоимость эксплуатации такого оборудования. Речь идёт не только о дорогостоящих ремонтах, связанных с частыми критическими нагрузками, но и об ощутимом количестве не эффективно израсходованной электроэнергии.

Казалось бы, все вышеперечисленные сложности эксплуатации присущи лишь мощному и громоздкому промышленному оборудованию, однако, это не так. Все это может стать головной болью любого среднестатистического обывателя. В первую очередь это касается электроинструмента.

Специфика применения таких агрегатов, как электролобзики, дрели, болгарки и им подобных, предполагают многократные циклы запуска и остановки, в течение относительно небольшого промежутка времени. Такой режим эксплуатации, в той же мере, влияет на их долговечность и энергопотребление, как и у их промышленных собратьев. При всем этом не стоит забывать, что системы плавного запуска

не могут регулировать рабочие обороты мотора или реверсировать их направление. Также невозможно увеличить пусковой момент или снизить ток ниже, чем требуется для начала вращения ротора электродвигателя.

Видео: Плавный пуск, регулировка и защита колектор. двигателя

Варианты систем плавного пуска электродвигателей

Система «звезда-треугольник»

Одна из наиболее широко применяемых систем запуска промышленных асинхронных двигателей. Основным её преимуществом является простота. Двигатель запускается при коммутации обмоток системы «звезда», после чего, при наборе штатных оборотов, автоматически переключается на коммутацию «треугольник».

Такой вариант старта позволяет добиться тока почти на треть ниже , чем при прямом запуске электромотора.

Однако, этот способ не подойдёт для механизмов с небольшой инерцией вращения. К таким, к примеру, относятся вентиляторы и небольшие насосы, из-за малых размеров и массы их турбин. В момент перехода с конфигурации «звезда» на «треугольник», они резко снизят обороты или вовсе остановятся. В результате после переключения, электродвигатель по сути, запускается заново. То есть в конечном счёте вы не добьётесь не только экономии ресурса двигателя, но и, вероятнее всего, получите перерасход электроэнергии.

Видео: Подключение трёхфазного асинхронного электродвигателя звездой или треугольником

Электронная система плавного пуска электродвигателя

Плавный пуск двигателя может быть произведён с помощью симисторов, включённых в цепи управления. Существует три схемы такого включения: однофазные, двухфазные и трехфазные. Каждая из них отличается своими функциональными возможностями и конечной стоимостью соответственно.

С помощью таких схем, обычно, удаётся снизить пусковой ток до двух–трёх номинальных. Кроме этого, удаётся снизить существенный нагрев, присущий вышеупомянутой системе «звезда-треугольник», что способствует увеличению срока службы электродвигателей. Благодаря тому, что управление запуска двигателя происходит за счёт снижения напряжения, разгон ротора осуществляется плавно, а не скачкообразно, как у других схем.

В целом, на системы плавного пуска двигателя возлагаются несколько ключевых задач:

  • основная – понижение пускового тока до трёх–четырёх номинальных;
  • снижение напряжения питания двигателя, при наличии соответствующих мощностей и проводки;
  • улучшение параметров пуска и торможения;
  • аварийная защита сети от перегрузок по току.

Однофазная схема пуска

Данная схема предназначена для запуска электродвигателей мощностью не более одиннадцати киловатт. Применяют такой вариант в том случае, если требуется смягчить удар при запуске, а торможение, плавный пуск и понижение пускового тока не имеют значения. В первую очередь из-за невозможности организации последних, в такой схеме. Но по причине удешевления производства полупроводников, в том числе и симисторов, они сняты с производства и редко встречаются;

Двухфазная схема пуска

Такая схема предназначена для регулирования и пуска двигателей мощностью до двухсот пятидесяти ватт. Такие системы плавного пуска иногда комплектуют обходным контактором для удешевления прибора, однако, это не решает проблемы несимметричности питания фаз, что может привести к перегреву;

Трехфазная схема пуска

Эта схема является наиболее надёжной и универсальной системой плавного пуска электродвигателей. Максимальная мощность, управляемых таким устройством двигателей, ограничена исключительно максимальной температурной и электрической выносливостью применённых симисторов. Его универсальность позволяет реализовать массу функций , таких как: динамический тормоз, подхват обратного хода или балансировку ограничения магнитного поля и тока.

Важным элементом последней, из упомянутых схем, является обходной контактор, о котором говорилось раньше. Он

позволяет обеспечить правильный тепловой режим системы плавного пуска электродвигателя , после выхода двигателя на штатные рабочие обороты, предотвращая его перегрев.

Существующие на сегодняшний день устройства плавного пуска электродвигателей, помимо приведённых выше свойств, рассчитаны на их совместную работу с различными контроллерами и системами автоматизации. Имеют возможность включения по команде оператора или глобальной системы управления. При таких обстоятельствах, в момент включения нагрузок, возможно появление помех, могущих привести к сбоям в работе автоматики, а следовательно, стоит озаботиться системами защиты. Использование схем плавного пуска, способно значительно уменьшить их влияние.

Плавный пуск своими руками

Большинство перечисленных выше систем фактически неприменимы в бытовых условиях. В первую очередь по той причине, что дома мы крайне редко используем трехфазные асинхронные двигатели. Зато коллекторных однофазных моторов — хоть отбавляй.

Существует немало схем устройства плавного запуска двигателей. Выбор конкретной зависит исключительно от вас, но в принципе, имея определённые знания радиотехники, умелые руки и желание, вполне можно собрать приличный самодельный пускатель , который продлит жизнь вашего электроинструмента и бытовой техники на долгие годы.

Особенности конструкции некоторых инструментов, например, угловой шлифовальной машины, влекут к высокому воздействию на двигатель устройства динамических нагрузок. Для устранения неравномерных нагрузок на электроприбор и его составные части рекомендуется приобретать или сделать своими руками устройство плавного пуска (УПП).

Общая информация

В электроинструментах, в которых рабочая часть представлена диском, что вращается с высокой скоростью, в начале их работы на ось редуктора воздействуют силы инерции. Это воздействие влечет за собой нижеследующие негативные моменты:

  1. Инерционный рывок, созданный в результате нагрузки на ось при резком старте, может вырвать агрегат из рук, тем более, если используются большие в диаметре и массе диски;

Важно! Из-за таких инерционных рывков при работе со стальными и алмазными дисками необходимо держать инструмент двумя руками и быть готовым к его удержанию, так как в противном случае можно травмироваться при срыве агрегата.

  1. Резкое поступление рабочего электронапряжения на двигатель создает большую перегрузку по току, которая происходит после того, как агрегат набрал минимальное значение оборотов. Это влечет к перегреву обмоток мотора и быстрому износу щеток. Частое включение и выключение инструмента может привести к короткому замыканию, так как существует высокая вероятность оплавления изоляционного слоя обмоток;
  2. Резкий набор оборотов УШМ или дисковой пилы из-за большого крутящегося момента приводит к быстрому изнашиванию шестерни редуктора. Иногда возможно заклинивание редуктора или даже отламывание его зубьев;
  3. Перегрузки, что воспринимает на себе при резком запуске рабочий диск, могут привести к его разрушению. Присутствие защитного кожуха на подобных электроинструментах обязательно.

Важно! При запуске болгарки открытый участок кожуха должен находиться в противоположной стороне от человека, чтобы защитить его от летящих осколков при возможном разрушении рабочего диска.

Для сокращения пагубных воздействий резкого и динамического пуска на электроинструмент производители выпускают модели со встроенным плавным пуском и регулировкой оборотов.

Для информации. Подобные приспособления встраиваются в агрегаты из средней и высокой ценовой категории.

Устройство плавного пуска и регулятор оборотов отсутствуют во многих экземплярах электроинструмента, который имеется в большинстве домашних хозяйств. Если приобрести мощную технику (диаметр рабочего диска более 20 см) без УПП, резкий пуск двигателя повлечет к скорому износу механики и электрочасти, также такой агрегат сложно удержать в руках при включении. Установка УПП – это единственный выход.

На рынке комплектующих к электроинструменту представлено много моделей уже готовых блоков плавного пуска и оборотных регуляторов.

Готовое устройство плавного пуска для электроинструмента можно монтировать как внутрь корпуса при наличии свободного места, так и подключать в разрыв кабеля питания. Однако можно не приобретать готовое изделие, а изготовить его своими руками, так как схема этого приспособления достаточна проста.

Самостоятельное изготовление УПП

Для изготовления самого популярного устройства плавного пуска для электроинструмента на основе платы КР1182ПМ1Р понадобятся нижеследующие инструменты и материалы:

  • паяльник с припоем;
  • микросхема фазовой регулировки КР1182ПМ1Р;
  • резисторы;
  • конденсаторы;
  • симисторы;
  • прочие вспомогательные элементы.

В устройстве, которое получено по схеме выше, управление происходит посредством платы КР1182ПМ1Р, а симисторы выступают в качестве силовой части.

Преимуществами данной сборки УПП являются следующие признаки:

  • простота изготовления;
  • отсутствие необходимости в дополнительных настройках после сборки УПП;
  • устройство плавного пуска монтировать можно в любой тип и модель электроинструмента, что рассчитан на переменное электронапряжение в 220 В;
  • отсутствие требований к выносу отдельной питающей кнопки – доработанный агрегат приводится в действие штатной клавишей;
  • возможность установки такого блока внутрь оборудования либо в разрыв кабеля питания с собственным корпусом;
  • изготовить подобное приспособления может любой домашний мастер, который обладает основами пайки и чтения микросхем.

Рекомендация. Самым практичным вариантом подключения УПП является подсоединения его к розетке, которая служит источником питания для электроинструмента. Для этого потребуется на выход устройства (гнездо XS1 на схеме) подключить питающую розетку, а на вход (гнездо ХР1 на схеме) подать питание напряжением 220В.

Принцип работы УПП

Принцип работы такого блока плавного пуска, установленного в болгарку, состоит из следующих процессов:

  1. После нажатия клавиши запуска на болгарке напряжение подается на микросхему;
  2. На управляющем конденсаторе (С2) происходит процесс плавного нарастания электронапряжения: по мере заряда этого элемента оно достигает рабочих показателей;
  3. Тиристоры, находящиеся в составе управляющей платы, открываются с задержкой, которая зависит от времени полного заряда конденсатора;
  4. Симистор (VS1) находится под управлением тиристорами и открывается с той же задержкой;
  5. В каждой половине периода переменного электронапряжения такая пауза уменьшается, что ведет к его плавной подаче на вход рабочего агрегата;
  6. После выключения болгарки конденсаторный элемент разряжается сопротивлением резистора.

Именно вышеописанные процессы определяют плавный пуск болгарки, что позволяет исключить инерциальный шок для редуктора за счет постепенного возрастания оборотов диска.

Время, за которое электроинструмент наберет рабочее количество оборотов, определяется только емкостью управляющего конденсатора. Если, к примеру, конденсаторный элемент будет иметь емкость в 47 мкФ, то плавный пуск будет обеспечиваться за 2-3 секунды. Такого времени достаточно для того, чтобы начало использования инструмента происходило комфортно, а он сам не подвергался шоковым нагрузкам.

Если резистор имеет сопротивление, равное 68 кОм, то время разряда конденсатора будет составлять примерно 3 секунды. При прошествии этого временного промежутка устройство плавного пуска полностью готово к очередному циклу запуска электроинструмента.

На заметку. Данная схема может быть подвергнута небольшой доработке, которая добавит к устройству плавного пуска еще функцию регулятора оборотов. Для этого необходимо поменять обычный резистор (R1) на переменный вариант. Контролируя сопротивление, можно регулировать мощность электродвигателя, меняя количество его оборотов.

Иные элементы схемы предназначены для нижеследующего:

  • резистор (R2) отвечает за контроль величины силы электротока, что протекает через вход симистора;
  • конденсатор (С1) – один из дополнительных компонентов системы управления платой КР1182ПМ1Р, использующийся в типовом варианте схемы включения.

Советы по сборке конструкции и выбору материалов:

  1. Простоту монтажа и компактность будущего изделия можно обеспечить припаиванием конденсирующих элементов и резисторов напрямую к ножкам управляющей платы;
  2. Симистор необходимо выбирать с минимальным пропускным электротоком 25 А и электронапряжением не более 400 В. Величина электротока будет полностью зависеть от показателя мощности двигателя электроинструмента;
  3. Из-за плавного пуска агрегата ток не будет больше номинальных показателей, которые установлены производителем. В некоторых случаях, например, заклинивание рабочего диска болгарки, может потребоваться дополнительный запас электротока, соответственно, лучше выбрать симистор с рабочим током, который равен удвоенному значению номинального показателя инструмента;
  4. Мощность УШМ или иного вида инструмента при работе с устройством плавного пуска по схеме КР1182ПМ1Р не должна превышать 5 000 Вт. Такое условие обусловлено особенностями работы платы.

Также существуют и другие схемы плавного пуска для электроинструментов и разнообразных двигателей, которые разительно отличаются друг от друга по всем параметрам: от способа монтажа и внешнего вида до метода подключения и составных компонентов.

К сведению. Вышеописанная схема является самой простой и применяется повсеместно, так как она доказала свою работоспособность и надежность.

Устройство плавного пуска для электроинструмента – экономия средств на ремонте и полная защита основных компонентов прибора. Перед каждым стоит выбор: покупать УПП или сделать самостоятельно. Если есть некие познания в электротехнике и пайке радиодеталей, то рекомендуется выполнить самостоятельную сборку, так как она надежна и проста. В противном случае следует приобрести в любом специализированном магазине либо на радиорынке готовое приспособление плавного пуска электроинструмента.

Видео

Плавный пуск получил широкое применение в безопасном запуске электродвигателей. Во время запуска двигателя происходит превышение номинального тока (Iн) в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение эксплуатационного периода мотора, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно из-за этой причины и рекомендуется сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками, где он не предусмотрен.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы , имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

  1. Выпрямитель.
  2. Промежуточная цепь.
  3. Инвертор.
  4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров , выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

  1. Сложные схемы.
  2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
  3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ фирмы «Интерскол». Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать и плавным пуском своими руками.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Асинхронные электродвигатели, помимо очевидных преимуществ имеют два существенных недостатка – большой пусковой ток (до семи раз больше номинального) и рывок на старте. Данные недостатки негативно влияют на состояние електросетей, требуют применения автоматических выключателей с соответствующей времятоковой характеристикой, создают критические динамические нагрузки на оборудование.

С эффектом запуска мощного асинхронного двигателя знакомы все: «проседает напряжение и сотрясается все вокруг электродвигателя. Поэтому, для уменьшения негативных воздействий были разработаны способы и схемы, позволяющие смягчить рывок и сделать запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором более плавным.

Способы плавного пуска асинхронных двигателей

Кроме негативного влияния на цепи питания и окружение, стартовый импульс электродвигателя вреден и для его обмоток статора, ведь момент увеличенной силы при запуске прикладывается к обмоткам. То есть, сила рывка ротора усиленно давит на обмоточные провода, тем самым убыстряя износ их изоляции, пробой которой называют межвитковым замыканием.


Иллюстрация принципа действия асинхронного электродвигателя

Поскольку конструктивно нельзя уменьшить пусковой ток, придуманы способы, схемы и аппараты, обеспечивающие плавный пуск асинхронного двигателя. В большинстве случаев, на производствах с мощными линиями питания и в быту данная опция не является обязательной – так как колебания напряжения и пусковые вибрации не оказывают существенного влияния на производственный процесс.


Графики изменения токов при прямом запуске и при помощи устройств плавного пуска

Но существуют технологии, требующие стабильных, не превышающих норм параметров, как электроснабжения, так и динамических нагрузок. Например – это может быть точное оборудование, работающее в одной сети с чувствительными к напряжению потребителями электроэнергии. В этом случае, для соблюдения технологических норм для мягкого запуска электродвигателя применяют различные способы:

  • Переключение звезда – треугольник;
  • Запуск при помощи автотрансформатора;
  • устройства плавного пуска асинхронного двигателя (УПП).

В приведенном ниже видео перечислены основные проблемы, возникающие при запуске электродвигателя, а также описаны достоинства и недостатки различных устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.


По-иному УПП еще называют софт стартерами, от английского «soft» – мягкий. Ниже будут кратко описаны виды и предлагаемые опции в широко распространенных УПП (софт стартерах). Также вы можете ознакомиться с дополнительными материалами по устройствам плавного пуска


Промышленные софт стартеры для электродвигателей различной мощности

Ознакомление с принципом плавного запуска

Для того, чтобы осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя максимально эффективно и с минимальными затратами, приобретая готовые софт стартеры, необходимо прежде ознакомиться с принципом действия подобных устройств и схем. Понимание взаимодействия физических параметров позволит сделать оптимальный выбор УПП.

При помощи устройств плавного пуска можно добиться снижения пускового тока до значения трехкратного превышения номинального (вместо семикратной перегрузки)

Для плавного пуска асинхронного электродвигателя необходимо уменьшить пусковой ток , что позитивно скажется как на нагрузке электросети, так и на динамических перегрузках обмоток двигателя и приводных механизмов. Достигают уменьшения пускового тока, снижая напряжение питания электродвигателя. Заниженное пусковое напряжение используется во всех трех предложенных выше способах. Например, при помощи автотрансформатора пользователь самостоятельно занижает напряжение при запуске, поворачивая ползунок.


Понижая напряжение на старте можно добиться плавного запуска електродвигателя

При использовании переключения «звезда-треугольник» меняется линейное напряжение на обмотках электродвигателя. Переключение осуществляется при помощи контакторов и реле времени, рассчитанное на время запуска электродвигателя. Подробное описание плавного пуска асинхронного электродвигателя при помощи имеется на данном ресурсе по указанной ссылке.


Схема переключения «звезда-треугольник» с использованием контакторов и реле времени
Теория осуществления плавного запуска

Для понимания принципа плавного старта необходимо понимание закона сохранения энергии, необходимой для раскрутки вала ротора электромотора. Упрощенно можно считать энергию разгона пропорциональной мощности и времени, E = P*t, где P – мощность, равная умножению силы тока на напряжение (P = U*I). Соответственно, E = U*I *t. Поскольку для уменьшения пускового момента и снижения нагрузок на сеть необходимо уменьшить стартовый ток I, то сохраняя уровень потраченной энергии нужно увеличить время разгона.

Увеличение времени разгона за счет снижения пускового тока возможно только при небольшой нагрузке на валу. Это является основным недостатком всех УПП

Поэтому для оборудования с тяжелыми условиями старта (большой нагрузкой на валу во время запуска), применяются специальные электродвигатели с фазным ротором. Узнать о свойствах данных двигателей можно из соответствующего раздела в на данном ресурсе, перейдя по ссылке.


Звигатель с фозім ротором, необходим для оборудования с тіжелім запуском

Также необходимо учитывать, что во время мягкого запуска происходит увеличенный нагрев обмоток и электронных силовых ключей пускового устройства. Для охлаждения полупроводниковых ключей необходимо использование массивных радиаторов, которые увеличивают стоимость аппарата. Поэтому уместно использование УПП для кратковременного разгона двигателя с дальнейшим шунтированием ключей прямым напряжением сети. Подобный режим (переключение байпас ) делает компактней и дешевле электронное устройство плавного пуска асинхронных двигателей, но ограничивает количество запусков в определенном интервале ввиду требуемого времени для охлаждения ключей.


Структурная схема шунтирования силовых полупроводниковых ключей (байпас)

Основные параметры и характеристики УПП

Ниже в тексте будут приведены схемы аппаратов плавного запуска для изучения и собственноручного изготовления. Для тех, кто не готов осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, полагаясь на готовое изделие, будет полезной информация о существующих разновидностях софт стартеров.


Пример аналогово и цифрового УПП, в модульном исполнении (устанавливается на DIN-рейку)

Одним из главных параметров при выборе УПП является мощность обслуживаемого электромотора, выраженная в киловаттах. Не менее важным является время разгона и возможность регулировки интервала запуска. Данными характеристиками обладают все существующие софт стартеры. Более совершенные УПП являются универсальными и позволяют настраивать параметры мягкого запуска в широком диапазоне значений относительно характеристик двигателя и требований технологического процесса.

Пример универсального софтстартера

В зависимости от типа софт стартера в них могут присутствовать различные опции, повышающие функциональность аппарата и позволяющие осуществлять контроль работы электродвигателя. Например, при помощи некоторых УПП возможно осуществление не только плавного запуска электромотора, но и его торможение. Более совершенные софт стартеры осуществляют защиту двигателя от перегрузок и позволяют также регулировать вращательный момент ротора при пуске, останове и работе.


Пример различий в технических характеристиках различных УПП от одного производителя

Разновидности софт стартеров

По способу подключения УПП подразделяются на три вида:


УПП своими руками

Для самостоятельного изготовления УПП используемая схема плавного пуска асинхронного двигателя своими руками будет зависеть от возможности и навыков мастера. Самостоятельное смягчение пусковых перегрузок при помощи автотрансформатора доступно практически любому пользователю без специальных знаний, но данный способ является неудобным ввиду необходимости ручной регулировки старта электродвигателя. В продаже можно встретить недорогие устройства плавного запуска, которые придется самостоятельно подключить к электроинструменту, не обладая глубокими познаниями в радиотехнике. Пример работы до и после софт стартера, а также его подключение показано на видео ниже:


Для мастеров, обладающих общими знаниями в электротехнике, и владеющих практическими навыками электромонтажа подойдет для собственноручного осуществления плавного запуска схема переключения «звезда-треугольник». Данные схемы, несмотря на их солидный возраст, широко распространены и успешно используются по сей день ввиду простоты и надежности. В зависимости от квалификации мастера в сети интернет можно найти схемы УПП для повторения своими руками.

Пример схемы относительно простого двухфазного УПП

Современные софт стартеры имеют внутри сложную электронную начинку из множества электронных деталей, работающих под управлением микропроцессора. Поэтому для изготовления аналогичного УПП своими руками по имеющимся в сети интернет схемам необходимо не только мастерство радиолюбителя, но и навыки программирования микроконтроллеров.

Кому хочется напрягаться, тратить свои деньги и время на переоборудование устройств и механизмов, которые и так прекрасно работают? Как показывает практика – многим. Хоть и не каждый в жизни сталкивается с промышленным оборудованием, оснащённым мощными электродвигателями, но, постоянно встречается пусть с не столь прожорливыми и мощными, электромоторами в быту. Ну а лифтом, наверняка, пользовался каждый.

Электродвигатели и нагрузки — проблема?

Дело в том, что фактически любые электродвигатели, в момент пуска или остановки ротора, испытывают огромные нагрузки. Чем мощнее двигатель и оборудование, приводимое им в движение, тем грандиозней затраты на его запуск.

Наверное, самая значительная нагрузка, приходящаяся на двигатель в момент пуска, это многократное, хоть и кратковременное, превышение номинального рабочего тока агрегата. Уже через несколько секунд работы, когда электромотор выйдет на свои штатные обороты, ток, потребляемый им, тоже вернётся к нормальному уровню. Для обеспечения необходимого электроснабжения приходиться наращивать мощность электрооборудования и токопроводящих магистралей, что приводит к их подорожанию.

При запуске мощного электродвигателя, из-за его большого потребления, происходит «просадка» напряжения питания, которая может привести к сбоям или выходу из строя оборудования, запитанного с ним от одной линии. Ко всему прочему, снижается срок службы аппаратуры электроснабжения.

При возникновении нештатных ситуаций, повлёкших перегорание двигателя или его сильный перегрев, свойства трансформаторной стали могут измениться настолько, что после ремонта двигатель потеряет до тридцати процентов мощности. При таких обстоятельствах, к дальнейшей эксплуатации он уже непригоден и требует замены, что тоже недешево.

Для чего нужен плавный пуск?

Казалось бы, все правильно, да и оборудование на это рассчитано. Вот только всегда есть «но». В нашем случае их несколько:

  • в момент запуска электродвигателя, ток питания может превышать номинальный в четыре с половиной-пять раз, что приводит к значительному нагреву обмоток, а это не очень хорошо;
  • старт двигателя прямым включением приводит к рывкам, которые в первую очередь влияют на плотность тех же обмоток, увеличивая трение проводников во время работы, ускоряет разрушение их изоляции и, со временем, может привести к межвитковому замыканию;
  • вышеупомянутые рывки и вибрация передаются на весь приводимый в движение агрегат. Это уже совсем нездорово, потому что может привести к повреждению его движущихся элементов: систем зубчатых передач, приводных ремней, конвейерных лент или просто представьте себя едущим в дёргающемся лифте. В случае насосов и вентиляторов — это риск деформации и разрушения турбин и лопастей;
  • не стоит также забывать об изделиях, возможно находящихся на производственной линии. Они могут упасть, рассыпаться или разбиться из-за такого рывка;
  • ну, и наверно, последний из моментов, заслуживающих внимание — стоимость эксплуатации такого оборудования. Речь идёт не только о дорогостоящих ремонтах, связанных с частыми критическими нагрузками, но и об ощутимом количестве не эффективно израсходованной электроэнергии.

Казалось бы, все вышеперечисленные сложности эксплуатации присущи лишь мощному и громоздкому промышленному оборудованию, однако, это не так. Все это может стать головной болью любого среднестатистического обывателя. В первую очередь это касается электроинструмента.

Специфика применения таких агрегатов, как электролобзики, дрели, болгарки и им подобных, предполагают многократные циклы запуска и остановки, в течение относительно небольшого промежутка времени. Такой режим эксплуатации, в той же мере, влияет на их долговечность и энергопотребление, как и у их промышленных собратьев. При всем этом не стоит забывать, что системы плавного запуска не могут регулировать рабочие обороты мотора или реверсировать их направление. Также невозможно увеличить пусковой момент или снизить ток ниже, чем требуется для начала вращения ротора электродвигателя.

Варианты систем плавного пуска электродвигателей

Система «звезда-треугольник»

Одна из наиболее широко применяемых систем запуска промышленных асинхронных двигателей. Основным её преимуществом является простота. Двигатель запускается при коммутации обмоток системы «звезда», после чего, при наборе штатных оборотов, автоматически переключается на коммутацию «треугольник». Такой вариант старта позволяет добиться тока почти на треть ниже, чем при прямом запуске электромотора.

Однако, этот способ не подойдёт для механизмов с небольшой инерцией вращения. К таким, к примеру, относятся вентиляторы и небольшие насосы, из-за малых размеров и массы их турбин. В момент перехода с конфигурации «звезда» на «треугольник», они резко снизят обороты или вовсе остановятся. В результате после переключения, электродвигатель по сути, запускается заново. То есть в конечном счёте вы не добьётесь не только экономии ресурса двигателя, но и, вероятнее всего, получите перерасход электроэнергии.

Электронная система плавного пуска электродвигателя

Плавный пуск двигателя может быть произведён с помощью симисторов, включённых в цепи управления. Существует три схемы такого включения: однофазные, двухфазные и трехфазные. Каждая из них отличается своими функциональными возможностями и конечной стоимостью соответственно.

С помощью таких схем, обычно, удаётся снизить пусковой ток до двух–трёх номинальных. Кроме этого, удаётся снизить существенный нагрев, присущий вышеупомянутой системе «звезда-треугольник», что способствует увеличению срока службы электродвигателей. Благодаря тому, что управление запуска двигателя происходит за счёт снижения напряжения, разгон ротора осуществляется плавно, а не скачкообразно, как у других схем.

В целом, на системы плавного пуска двигателя возлагаются несколько ключевых задач:

  • основная – понижение пускового тока до трёх–четырёх номинальных;
  • снижение напряжения питания двигателя, при наличии соответствующих мощностей и проводки;
  • улучшение параметров пуска и торможения;
  • аварийная защита сети от перегрузок по току.
Однофазная схема пуска

Данная схема предназначена для запуска электродвигателей мощностью не более одиннадцати киловатт. Применяют такой вариант в том случае, если требуется смягчить удар при запуске, а торможение, плавный пуск и понижение пускового тока не имеют значения. В первую очередь из-за невозможности организации последних, в такой схеме. Но по причине удешевления производства полупроводников, в том числе и симисторов, они сняты с производства и редко встречаются;

Двухфазная схема пуска

Такая схема предназначена для регулирования и пуска двигателей мощностью до двухсот пятидесяти ватт. Такие системы плавного пуска иногда комплектуют обходным контактором для удешевления прибора, однако, это не решает проблемы несимметричности питания фаз, что может привести к перегреву;

Трехфазная схема пуска

Эта схема является наиболее надёжной и универсальной системой плавного пуска электродвигателей. Максимальная мощность, управляемых таким устройством двигателей, ограничена исключительно максимальной температурной и электрической выносливостью применённых симисторов. Его универсальность позволяет реализовать массу функций, таких как: динамический тормоз, подхват обратного хода или балансировку ограничения магнитного поля и тока.

Важным элементом последней, из упомянутых схем, является обходной контактор, о котором говорилось раньше. Он позволяет обеспечить правильный тепловой режим системы плавного пуска электродвигателя, после выхода двигателя на штатные рабочие обороты, предотвращая его перегрев.

Существующие на сегодняшний день устройства плавного пуска электродвигателей, помимо приведённых выше свойств, рассчитаны на их совместную работу с различными контроллерами и системами автоматизации. Имеют возможность включения по команде оператора или глобальной системы управления. При таких обстоятельствах, в момент включения нагрузок, возможно появление помех, могущих привести к сбоям в работе автоматики, а следовательно, стоит озаботиться системами защиты. Использование схем плавного пуска, способно значительно уменьшить их влияние.

Плавный пуск своими руками

Большинство перечисленных выше систем фактически неприменимы в бытовых условиях. В первую очередь по той причине, что дома мы крайне редко используем трехфазные асинхронные двигатели. Зато коллекторных однофазных моторов — хоть отбавляй.

Существует немало схем устройства плавного запуска двигателей. Выбор конкретной зависит исключительно от вас, но в принципе, имея определённые знания радиотехники, умелые руки и желание, вполне можно собрать приличный самодельный пускатель, который продлит жизнь вашего электроинструмента и бытовой техники на долгие годы.

elektro.guru

Плавный пуск асинхронного двигателя – это всегда трудная задача, потому что для запуска индукционного мотора требуется большой ток и крутящий момент, которые могут сжечь обмотку электродвигателя. Инженеры постоянно предлагают и реализуют интересные технические решения для преодоления этой проблемы, например, использование схемы включения звезда-треугольник, автотрансформатора и т. д.

В настоящее время подобные способы применяются в различных промышленных установках для бесперебойного функционирования электродвигателей.

Зачем нужны УПП?

Из физики известен принцип работы индукционного электродвигателя, вся суть которого заключается в использовании разницы между частотами вращения магнитных полей статора и ротора. Магнитное поле ротора, пытаясь догнать магнитное поле статора, способствует возбуждению большого пускового тока. Мотор работает на полной скорости, при этом значение крутящего момента вслед за током тоже увеличивается. В результате обмотка агрегата может быть повреждена из-за перегрева.

Таким образом, необходимой становится установка мягкого стартера. УПП для трехфазных асинхронных моторов позволяют защитить агрегаты от первоначального высокого тока и крутящего момента, возникающих вследствие эффекта скольжения при работе индукционного мотора.

Преимущественные особенности применения схемы с устройством плавного пуска (УПП):

  1. снижение стартового тока;
  2. уменьшение затрат на электроэнергию;
  3. повышение эффективности;
  4. сравнительно низкая стоимость;
  5. достижение максимальной скорости без ущерба для агрегата.

Как плавно запустить двигатель?

Существует пять основных методов плавного пуска.

  • Высокий крутящий момент может быть создан путем добавления внешнего сопротивления в цепь ротора, как показано на рисунке.

  • С помощью включения в схему автоматического трансформатора можно поддерживать пусковой ток и крутящий момент за счет уменьшения начального напряжения. Смотрите рисунок ниже.

  • Прямой запуск – это самый простой и дешевый способ, потому что асинхронный двигатель подключен напрямую к источнику питания.
  • Соединения по специальной конфигурации обмоток – способ применим для двигателей, предназначенных для эксплуатации в нормальных условиях.

  • Использование УПП – это наиболее передовой способ из всех перечисленных методов. Здесь полупроводниковые приборы, такие как тиристоры или тринисторы, регулирующие скорость асинхронного двигателя, успешно заменяют механические компоненты.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя

Большинство схем бытовых аппаратов и электрических инструментов создано на базе коллекторного электродвигателя 220 В. Такая востребованность объясняется универсальностью. Для агрегатов возможно питание от постоянного либо переменного напряжения. Достоинство схемы обусловлены обеспечением эффективного пускового момента.

Чтобы достичь более плавного пуска и обладать возможностью настройки частоты вращения, применяются регуляторы оборотов.

Пуск электродвигателя своими руками можно сделать, к примеру, таким образом.

Заключение

УПП разработаны и созданы, чтобы ограничить увеличение пусковых технических показателей двигателя. В противном случае нежелательные явления могут привести к повреждению агрегата, сжиганию обмоток или перегреву рабочих цепей. Для длительной же службы, важно чтобы трехфазный мотор работал без скачков напряжения, в режиме плавного пуска.

Как только индукционный мотор наберёт нужные обороты, посылается сигнал к размыканию реле цепи. Агрегат становится готов к работе на полной скорости без перегрева и сбоев системы. Представленные способы могут быть полезными в решении промышленных и бытовых задач.

electricdoma.ru

Плавный пуск асинхронного электродвигателя. Устройство и принцип работы

Асинхронные электродвигатели, помимо очевидных преимуществ имеют два существенных недостатка – большой пусковой ток (до семи раз больше номинального) и рывок на старте. Данные недостатки негативно влияют на состояние електросетей, требуют применения автоматических выключателей с соответствующей времятоковой характеристикой, создают критические динамические нагрузки на оборудование.

С эффектом запуска мощного асинхронного двигателя знакомы все: «проседает напряжение и сотрясается все вокруг электродвигателя. Поэтому, для уменьшения негативных воздействий были разработаны способы и схемы, позволяющие смягчить рывок и сделать запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором более плавным.

Способы плавного пуска асинхронных двигателей

Кроме негативного влияния на цепи питания и окружение, стартовый импульс электродвигателя вреден и для его обмоток статора, ведь момент увеличенной силы при запуске прикладывается к обмоткам. То есть, сила рывка ротора усиленно давит на обмоточные провода, тем самым убыстряя износ их изоляции, пробой которой называют межвитковым замыканием.

Иллюстрация принципа действия асинхронного электродвигателя

Поскольку конструктивно нельзя уменьшить пусковой ток, придуманы способы, схемы и аппараты, обеспечивающие плавный пуск асинхронного двигателя. В большинстве случаев, на производствах с мощными линиями питания и в быту данная опция не является обязательной – так как колебания напряжения и пусковые вибрации не оказывают существенного влияния на производственный процесс.

Графики изменения токов при прямом запуске и при помощи устройств плавного пуска

Но существуют технологии, требующие стабильных, не превышающих норм параметров, как электроснабжения, так и динамических нагрузок. Например – это может быть точное оборудование, работающее в одной сети с чувствительными к напряжению потребителями электроэнергии. В этом случае, для соблюдения технологических норм для мягкого запуска электродвигателя применяют различные способы:

  • Переключение звезда – треугольник;
  • Запуск при помощи автотрансформатора;
  • устройства плавного пуска асинхронного двигателя (УПП).

В приведенном ниже видео перечислены основные проблемы, возникающие при запуске электродвигателя, а также описаны достоинства и недостатки различных устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

По-иному УПП еще называют софт стартерами, от английского «soft» – мягкий. Ниже будут кратко описаны виды и предлагаемые опции в широко распространенных УПП (софт стартерах). Также вы можете ознакомиться с дополнительными материалами по устройствам плавного пуска

Промышленные софт стартеры для электродвигателей различной мощности

Ознакомление с принципом плавного запуска

Для того, чтобы осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя максимально эффективно и с минимальными затратами, приобретая готовые софт стартеры, необходимо прежде ознакомиться с принципом действия подобных устройств и схем. Понимание взаимодействия физических параметров позволит сделать оптимальный выбор УПП.

При помощи устройств плавного пуска можно добиться снижения пускового тока до значения трехкратного превышения номинального (вместо семикратной перегрузки)

Для плавного пуска асинхронного электродвигателя необходимо уменьшить пусковой ток, что позитивно скажется как на нагрузке электросети, так и на динамических перегрузках обмоток двигателя и приводных механизмов. Достигают уменьшения пускового тока, снижая напряжение питания электродвигателя. Заниженное пусковое напряжение используется во всех трех предложенных выше способах. Например, при помощи автотрансформатора пользователь самостоятельно занижает напряжение при запуске, поворачивая ползунок.

Понижая напряжение на старте можно добиться плавного запуска електродвигателя

При использовании переключения «звезда-треугольник» меняется линейное напряжение на обмотках электродвигателя. Переключение осуществляется при помощи контакторов и реле времени, рассчитанное на время запуска электродвигателя. Подробное описание плавного пуска асинхронного электродвигателя при помощи переключения «звезда-треугольник» имеется на данном ресурсе по указанной ссылке.

Схема переключения «звезда-треугольник» с использованием контакторов и реле времени

Теория осуществления плавного запуска

Для понимания принципа плавного старта необходимо понимание закона сохранения энергии, необходимой для раскрутки вала ротора электромотора. Упрощенно можно считать энергию разгона пропорциональной мощности и времени, E = P*t, где P – мощность, равная умножению силы тока на напряжение (P = U*I). Соответственно, E = U*I *t. Поскольку для уменьшения пускового момента и снижения нагрузок на сеть необходимо уменьшить стартовый ток I, то сохраняя уровень потраченной энергии нужно увеличить время разгона.

Увеличение времени разгона за счет снижения пускового тока возможно только при небольшой нагрузке на валу. Это является основным недостатком всех УПП

Поэтому для оборудования с тяжелыми условиями старта (большой нагрузкой на валу во время запуска), применяются специальные электродвигатели с фазным ротором. Узнать о свойствах данных двигателей можно из соответствующего раздела в статье на данном ресурсе, перейдя по ссылке.

Звигатель с фозім ротором, необходим для оборудования с тіжелім запуском

Также необходимо учитывать, что во время мягкого запуска происходит увеличенный нагрев обмоток и электронных силовых ключей пускового устройства. Для охлаждения полупроводниковых ключей необходимо использование массивных радиаторов, которые увеличивают стоимость аппарата. Поэтому уместно использование УПП для кратковременного разгона двигателя с дальнейшим шунтированием ключей прямым напряжением сети. Подобный режим (переключение байпас) делает компактней и дешевле электронное устройство плавного пуска асинхронных двигателей, но ограничивает количество запусков в определенном интервале ввиду требуемого времени для охлаждения ключей.

Структурная схема шунтирования силовых полупроводниковых ключей (байпас)

Основные параметры и характеристики УПП

Ниже в тексте будут приведены схемы аппаратов плавного запуска для изучения и собственноручного изготовления. Для тех, кто не готов осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, полагаясь на готовое изделие, будет полезной информация о существующих разновидностях софт стартеров.


Пример аналогово и цифрового УПП, в модульном исполнении (устанавливается на DIN-рейку)

Одним из главных параметров при выборе УПП является мощность обслуживаемого электромотора, выраженная в киловаттах. Не менее важным является время разгона и возможность регулировки интервала запуска. Данными характеристиками обладают все существующие софт стартеры. Более совершенные УПП являются универсальными и позволяют настраивать параметры мягкого запуска в широком диапазоне значений относительно характеристик двигателя и требований технологического процесса.

Пример универсального софтстартера

В зависимости от типа софт стартера в них могут присутствовать различные опции, повышающие функциональность аппарата и позволяющие осуществлять контроль работы электродвигателя. Например, при помощи некоторых УПП возможно осуществление не только плавного запуска электромотора, но и его торможение. Более совершенные софт стартеры осуществляют защиту двигателя от перегрузок и позволяют также регулировать вращательный момент ротора при пуске, останове и работе.

Пример различий в технических характеристиках различных УПП от одного производителя

Разновидности софт стартеров

По способу подключения УПП подразделяются на три вида:

УПП своими руками

Для самостоятельного изготовления УПП используемая схема плавного пуска асинхронного двигателя своими руками будет зависеть от возможности и навыков мастера. Самостоятельное смягчение пусковых перегрузок при помощи автотрансформатора доступно практически любому пользователю без специальных знаний, но данный способ является неудобным ввиду необходимости ручной регулировки старта электродвигателя. В продаже можно встретить недорогие устройства плавного запуска, которые придется самостоятельно подключить к электроинструменту, не обладая глубокими познаниями в радиотехнике. Пример работы до и после софт стартера, а также его подключение показано на видео ниже:

Для мастеров, обладающих общими знаниями в электротехнике, и владеющих практическими навыками электромонтажа подойдет для собственноручного осуществления плавного запуска схема переключения «звезда-треугольник». Данные схемы, несмотря на их солидный возраст, широко распространены и успешно используются по сей день ввиду простоты и надежности. В зависимости от квалификации мастера в сети интернет можно найти схемы УПП для повторения своими руками.

Пример схемы относительно простого двухфазного УПП

Современные софт стартеры имеют внутри сложную электронную начинку из множества электронных деталей, работающих под управлением микропроцессора. Поэтому для изготовления аналогичного УПП своими руками по имеющимся в сети интернет схемам необходимо не только мастерство радиолюбителя, но и навыки программирования микроконтроллеров.

infoelectrik.ru

Устройство плавного пуска двигателей — Сайт по ремонту, подключению, установке электрики своими руками!

Здравствуйте, уважаемые мои читатели. В этой статье мы рассмотрим возможные варианты плавного запуска двигателей.

Уже давно ни для кого не секрет, что все электродвигатели в момент запуска страдают одной неприятной болезнью – большими пусковыми токами. Без специальных «лекарств» это никак не лечится. Если вкратце, то полное (или эквивалентное) сопротивление катушки индуктивности (обмотка двигателя, как частный случай) состоит из активного (сопротивление катушки постоянному току) сопротивления и индуктивного (реактивного), которое зависит от частоты переменного напряжения и индуктивности. Более подробно о сопротивлениях можно прочитать в этой статье.

Вот тут-то и кроется причина болезни двигателей. Когда двигатель развивает номинальные обороты индуктивное сопротивление очень велико, и, следовательно, сумма сопротивлений активного и реактивного тоже велика, но когда двигатель остановлен, индуктивное сопротивление практически равно нулю, остается только активное, а оно мало. По закону Ома сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению, т.е. чем оно меньше, тем больше ток. Ну а там, где большие токи ничего хорошего не ждите. Большой ток означает большую силу, а большая сила в большинстве своем старается сломать все на своем пути. Вот здесь то и пригодятся устройства плавного пуска.

Одним из вариантов можно рассматривать применение частотных преобразователей. Преимуществом такого способа плавного пуска является возможность регулировки оборотов двигателя в очень точных пределах, гибкая регулировка времени запуска, возможность удаленной регулировки оборотов и запуска, применение в зависимых схемах (когда скорость оборотов регулируется от какого-либо прибора, датчика и т.д.). Недостаток этого способа только цена и сложность настройки в некоторых моделях. Ну и довольно часто бывает так, что покупаем дорогую «игрушку» а используем процентов 15 из того, что она может.

Есть другой, довольно интересный, но в тоже время недорогой способ плавного запуска. Но тут есть одна маленькая загвоздка. Двигатель нужно подобрать такой, чтобы при способе соединения «треугольник» он подходил для нашего напряжения, то есть если у нас имеется три фазы с напряжением между ними 380 вольт, то двигатель должен быть 660/380 вольт. Принцип заключается в том, что при соединении звездой двигатель работает более плавно и, кстати сказать, не развивает своей номинальной мощности. При соединении обмоток треугольником двигатель выдает заявленную мощность полностью, но при этом «рвет с места». Данная схема позволяет раскрутить двигатель на «звезде» фактически на пониженном напряжении (то есть двигателю в нашем примере надо 660 вольт при соединении звездой, а мы ему даем 380), а потом мы его переключаем в треугольник, но он уже работает на номинальных или близко к номинальным оборотам и сильного броска тока не произойдет.

Простота схемы имеет ряд недостатков. Лучше всего использовать не два автомата, а рубильник, который будет переключать контакты. Ибо если включить сразу два автомата произойдет короткое замыкание. Еще один недостаток в том, что при такой схеме довольно сложно организовать реверсирование, только если делать еще один блок управления, но только уже реверсом. Ну и общий недостаток асинхронных трехфазных двигателей в том, что при соединении в треугольник температура двигателя выше и работает он жестче, чем при соединении звездой, но это и понятно, он ведь выдает полную мощность.

Еще один способ использование реостатов. Сложность заключается в том, что они должны быть мощные, их должно быть три штуки, и они должны регулироваться одновременно. Принцип работы мы рассмотрим чуть ниже.

Мир не стоит на месте и в сфере электроники придумали решение для таких случаев. Это решение называется «софстартер». Если говорить грубо, это почти частотный преобразователь, но простой до безобразия. В нем нет таких возможностей для программирования, как в преобразователе. А какие возможности есть, мы сейчас узнаем.

Принцип действия устройства плавного пуска двигателей

Оно простое. Вспоминаем закон Ома, сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению, а значит, чтобы уменьшить ток, надо уменьшит напряжение. Именно этим и занимается софстартер. По сути, это замена реостатов, о которых мы говорили выше. Принципиальная схема такого устройства вполне может выглядеть так:

Мы видим набор микросхем, управляющих тиристорными ключами, которые ограничивают напряжение, подаваемое на двигатель. В данном случае, схема очень примитивна, временной интервал здесь задан жестко и не регулируется. В современных моделях имеются различные настройки.

Принцип работы прост. Схемой задается некое начальное напряжение (30-60% от номинального) и задается время, в течение которого это начальное напряжение поднимется до номинального значения.На что стоит обратить внимание при выборе такого устройства. В первую очередь, конечно же, мощность (в ответственных случаях имеет смысл взять с запасом не менее 30%, это позволяет надеяться на то, что устройство проработает дольше), второй параметр это время повторного запуска (этот показатель говорит о том, через какой промежуток времени вы снова можете запустить полностью остановившийся двигатель). Остальные параметры определит только ваш аппетит и ваши запросы. Ну и как обычно – пожелание: удачных вам творений!

jelektro.ru

Схема тиристорного устройствоа плавного пуска асинхронного электродвигателя

Александр Ситников (Кировская обл.)

Рассматриваемая в статье схема позволяет осуществить безударный пуск и торможение электродвигателя, увеличить срок службы оборудования и снизить нагрузку на электросеть. Плавный пуск достигается путём регулирования напряжения на обмотках двигателя силовыми тиристорами.

Устройства плавного пуска (УПП) широко применяются в различных электроприводах. Структурная схема разработанного УПП приведена на рисунке 1, а диаграмма работы УПП – на рисунке 2. Основой УПП являются три пары встречно-параллельных тиристоров VS1 – VS6, включенных в разрыв каждой из фаз. Плавный пуск осуществляется за счёт постепенного

увеличения прикладываемого к обмоткам электродвигателя сетевого напряжения от некоторого начального значения Uначдо номинального Uном. Это достигается путём постепенного увеличения угла проводимости тиристоров VS1 – VS6 от минимального значения до максимального в течение времени Тпуск, называемого временем пуска.

Обычно значение Uначсоставляет 30…60% от Uном, поэтому пусковой момент электродвигателя существенно меньше, чем в случае подключения электродвигателя на полное напряжение сети. При этом происходит постепенное натяжение приводных ремней и плавное зацепление зубчатых колес редуктора. Это благоприятно сказывается на снижении динамических нагрузок электропривода и, как следствие, способствует продлению срока службы механизмов и увеличению интервала между ремонтами.

Применение УПП также позволяет снизить нагрузку на электросеть, поскольку в этом случае пусковой ток электродвигателя составляет 2 – 4 номинала тока двигателя, а не 5 – 7 номиналов, как при непосредственном пуске. Это важно при питании электроустановок от источников энергии ограниченной мощности, например, дизель-генераторных установок, источников бесперебойного питания и трансформаторных подстанций малой мощности

(особенно в сельской местности). После завершения пуска тиристоры шунтируются байпасом (обходным контактором) К, благодаря чему в течение времени Траб на тиристорах не рассеивается мощность, а значит, экономится электроэнергия.

При торможении двигателя процессы происходят в обратном порядке: после отключения контактора К угол проводимости тиристоров максимален, напряжение на обмотках электродвигателя равно сетевому за вычетом падения напряжения на тиристорах. Затем угол проводимости тиристоров в течение времени Тторм уменьшается до минимального значения, которому соответствует напряжение отсечки Uотс, после чего угол проводимости тиристоров становится равным нулю и напряжение на обмотки не подается. На рисунке 3 приведены диаграммы тока одной из фаз двигателя при постепенном увеличении угла проводимости тиристоров.

На рисунке 4 приведены фрагменты принципиальной электрической схемы УПП. Полностью схема приведена на сайте журнала. Для её работы требуется напряжение трех фаз А, В, С стандартной сети 380 В частотой 50 Гц. Обмотки электродвигателя при этом могут быть соединены как «звездой», так и „треугольником“.

В качестве силовых тиристоров VS1 – VS6 применены недорогие приборы типа 40TPS12 в корпусе ТО-247 с прямым током Iпр= 35 А. Допустимый ток через фазу составляет Iдоп= 2Iпр= 70 А. Будем считать, что максимальный пусковой ток составляет 4Iном, откуда следует, что Iном

Параллельно тиристорам подключены демпфирующие RC-цепочки R48, C20, C21, R50, C22, C23, R52, C24, C25, предотвращающие ложное включение тиристоров, а также варисторы R49, R51 и R53, поглощающие импульсы перенапряжения свыше 700 В. Обходные реле К1, К2, К3 типа TR91-12VDC-SC-C с номинальным током 40 А шунтируют силовые тиристоры после завершения пуска.

Питание системы управления осуществляется от трансформаторного блока питания, запитанного от межфазного напряжения Uав. В блок питания входят понижающие трансформаторы TV1, TV2, диодный мост VD1, токоограничивающий резистор R1, сглаживающие конденсаторы С1, С3, С5, помехоподавляющие конденсаторы С2, С4, С6 и линейные стабилизаторы DA1 и DA2, обеспечивающие напряжение 12 и 5 В соответственно.

Система управления построена с применением микроконтроллера DD1 типа PIC16F873. Микроконтроллер выдаёт импульсы управления тиристорами VS1 – VS6 путём «зажигания» оптосимисторов ОРТ5-ОРТ10 (MOC3052). Для ограничения тока в цепях управления тиристоров VS1 – VS6 служат резисторы R36 – R47. Импульсы управления подаются одновременно на два тиристора с задержкой относительно начала полуволны межфазного напряжения. Цепи синхронизации с сетевым напряжением состоят из трёх однотипных узлов, состоящих из зарядных резисторов R13, R14, R18, R19, R23, R24, диодов VD3 – VD8, транзисторов VT1 – VT3, накопительных конденсаторов С17 – С19 и оптопар OPT2 – OPT4. C выхода 4 оптопар OPT2, OPT3, OPT4 на входы микроконтроллера RC2, RC1, RC0 поступают импульсы длительностью примерно 100 мкс, соответствующие началу отрицательной полуволны фазных напряжений Uab, Ubc, Uca.

Диаграммы работы узла синхронизации приведены на рисунке 5. Если принять верхний график за сетевое напряжение Uав, то среднийграфик будет соответствовать напряжению на конденсаторе С17, а нижний – току через фотодиод оптопары ОРТ2. Микроконтроллер регистрирует поступающие на его входы синхроимпульсы, определяет наличие, порядок чередования, отсутствие «слипания» фаз, а также производит расчёт времени задержки импульсов управления тиристорами. Входы цепей синхронизации защищены от перенапряжения варисторами R17, R22 и R27.

С помощью потенциометров R2, R3, R4 задаются параметры, соответствующие диаграмме работы УПП, приведённой на рисунке 2; соответственно R2 – Tпуск, R3 – Тторм, R4 – Uначи Uотс. Напряжения уставок с движков R2, R3, R4 поступают на входы RA2, RA1, RA0 микросхемы DD1 и преобразуются с помощью АЦП. Время пуска и торможения регулируется в пределах от 3 до 15 с, а начальное напряжение – от нуля до напряжения, соответствующего углу проводимости тиристора в 60 электрических градусов. Конденсаторы С8 – С10 – помехоподавляющие.

Команда «ПУСК» подаётся путём замыкания контактов 1 и 2 разъёма XS2, при этом на выходе 4 оптопары OPT1 появляется лог. 1; конденсаторы С14 и С15 производят подавление колебаний, возникающих вследствие „дребезга“ контактов. Разомкнутому положению контактов 1 и 2 разъёма XS2 соответствует команда „СТОП“. Коммутацию цепи управления запуском можно реализовать кнопкой с фиксацией, тумблером или контактами реле.

Силовые тиристоры защищены от перегрева термостатом B1009N с нормально-замкнутыми контактами, размещёнными на теплоотводе. При достижении температуры 80°С контакты термостата размыкаются, и на вход RC3 микроконтроллера поступает уровень лог. 1, свидетельствующий о перегреве.

Светодиоды HL1, HL2, HL3 служат индикаторами следующих состояний:

  • HL1 (зелёный) «Готовность» – отсутствие аварийных состояний, готовность к запуску;
  • HL2 (зелёный) «Работа» – мигающий светодиод означает, что УПП производит пуск или торможение двигателя, постоянное свечение – работа на байпасе;
  • HL3 (красный) «Авария» – свидетельствует о перегреве теплоотвода, отсутствии или „слипании“ фазных напряжений.

Включение обходных реле К1, К2, К3 производится путём подачи микроконтроллером лог. 1 на базу транзистора VT4.

Программирование микроконтроллера – внутрисхемное, для чего используется разъём XS3, диод VD2 и микропереключатель Дж1. Элементы ZQ1, C11, C12 образуют цепь запуска тактового генератора, R5 и С7 – цепь сброса по питанию, С13 осуществляет фильтрацию помех по шинам питания микроконтроллера.

На рисунке 6 приведён упрощённый алгоритм работы УПП. После инициализации микроконтроллера вызывается подпрограмма Error_Test, которая определяет наличие аварийных ситуаций: перегрев теплоотвода, невозможность синхронизироваться с сетевым напряжением вследствие потери фазы, неверного подключения к сети или сильных помех. Если аварийная ситуация не фиксируется, то переменной Error присваивается значение «0», после возврата из подпрограммы зажигается светодиод „Готовность“, и схема переходит в режим ожидания команды „ПУСК“. После регистрации команды „ПУСК“ микроконтроллер производит аналого!цифровое преобразование напряжений уставокна потенциометрах и расчёт параметров Тпуск и Uнач, после чего выдаёт импульсы управления силовыми тиристорами. По окончании пуска включается байпас. При торможении двигателя процессы управления выполняются в обратномпорядке.

www.zvezda-el.ru

Плавный пуск электродвигателя — ElectrikTop.ru


Электродвигатели – самые распространенные в мире электрические машины. Ни одно промышленное предприятие, ни один технологический процесс без них не обходится. Вращение вентиляторов, насосов, перемещение лент конвейеров, движение кранов – вот неполный, но уже весомый перечень задач, решаемых с помощью двигателей.

Однако есть один нюанс работы всех без исключения электромоторов: в момент старта они кратковременно потребляют большой ток, называемый пусковым.

Чем опасен пусковой ток электродвигателя

При подаче напряжения на обмотку статора скорость вращения ротора равна нулю. Ротор нужно стронуть с места и раскрутить до номинального частоты вращения. На это тратится значительно большая энергия, чем та, что нужна для номинального режима работы.

Под нагрузкой пусковые токи больше, чем на холостом ходу. К весу ротора прибавляется механическое сопротивление вращению от приводимого двигателем в движение механизма. На практике влияние этого фактора стремятся минимизировать. Например, у мощных вентиляторов на момент запуска автоматически закрываются шиберы в воздуховодах.

В момент протекания пускового тока из сети потребляется значительная мощность, расходуемая на выведение электродвигателя на номинальный режим работы. Чем мощнее электромотор, тем большая мощность для разгона ему требуется. Не все электрические сети переносят этот режим без последствий.

Перегрузка питающих линий неизбежно приводит к снижению напряжения в сети. Это не только еще более затрудняет процесс запуска электродвигателей, но и влияет на других потребителей.

Да и сами электродвигатели во время пусковых процессов испытывают повышенные механические и электрические нагрузки. Механические связаны с увеличением вращающего момента на валу. Электрические же, связанные с кратковременным увеличением тока, воздействуют на изоляцию обмоток статора и ротора, контактные соединения и пусковую аппаратуру.

Методы снижения пусковых токов

Маломощные электромоторы с недорогой пускорегулирующей аппаратурой вполне достойно запускаются и без применения каких-либо средств. Снижать их пусковые токи или изменять частоту вращения нецелесообразно экономически.

Но, когда влияние на режим работы сети в процессе запуска оказывается существенным, пусковые токи требуют снижения. Этого добиваются за счет:

  • применения электродвигателей с фазным ротором;
  • использование схемы для переключения обмоток со звезды на треугольник;
  • использование устройств плавного пуска;
  • использование частотных преобразователей.

Для каждого механизма подходит один или несколько указанных методов.

Электродвигатели с фазным ротором

Применение асинхронных электродвигателей с фазным ротором на участках работы с тяжелыми условиями труда – самая древняя форма снижения пусковых токов. Без них невозможна работа электрифицированных кранов, экскаваторов, а также – дробилок, грохотов, мельниц, редко запускающихся при отсутствии продукции в приводимом механизме.

Снижение пускового тока достигается за счет поэтапного вывода из цепи ротора резисторов. Первоначально, в момент подачи напряжения, к ротору подключено максимально возможное сопротивление. По мере разгона реле времени один за другим включают контакторы, шунтирующие отдельные резистивные секции. В конце разгона добавочное сопротивление, включенное к цепи ротора, равно нулю.

Крановые двигатели не имеют автоматического переключения ступеней с резисторами. Это происходит по воле крановщика, передвигающего рычаги управления.

Переключение схемы соединения обмоток статора

В брно (блок распределения начала обмоток) любого трехфазного электромотора выведено 6 выводов от обмоток всех фаз. Таким образом, их можно соединить либо в звезду, либо в треугольник.

За счет этого достигается некоторая универсальность применения асинхронных электродвигателей. Схема включения звездой рассчитывается на большую ступень напряжения (например, 660В), треугольником – на меньшую (в данном примере – 380В).

Но при номинальном напряжении питания, соответствующем схеме с треугольником, можно воспользоваться схемой со звездой для предварительного разгона электромотора. При этом обмотка работает на пониженном напряжении питания (380В вместо 660), и пусковой ток снижается.

Для управления процессом переключения потребуется дополнительный кабель в брно электродвигателя, так как задействуются все 6 выводов обмоток. Устанавливаются дополнительные пускатели и реле времени для управления их работой.

Частотные преобразователи

Первые два метода можно применить не везде. А вот последующие, ставшие доступными относительно недавно, позволяют осуществить плавный пуск любого асинхронного электродвигателя.

Частотный преобразователь – сложное полупроводниковое устройство, сочетающее силовую электронику и элементы микропроцессорной техники. Силовая часть выпрямляет и сглаживает сетевое напряжение, превращая его в постоянное. Выходная часть из этого напряжения формирует синусоидальное с изменяемой частотой от нуля до номинального значения – 50 Гц.

За счет этого достигается экономия электроэнергии: приводимые во вращение агрегаты не работают с избыточной производительностью, находясь в строго требуемом режиме. К тому же технологический процесс получает возможность тонко настраиваться.

Но важное в спектре рассматриваемой проблемы: частотные преобразователи позволяют осуществлять плавный пуск электродвигателя, без толчков и рывков. Пусковой ток полностью отсутствует.

Устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска электродвигателя – это тот же частотный преобразователь, но с ограниченным функционалом. Работает он только при разгоне электродвигателя, плавно изменяя скорость его вращения от минимально заданного значения до номинальной.

Чтобы исключить бесполезную работу устройства по окончании разгона электродвигателя, рядом устанавливается шунтирующий контактор. Он подключает электродвигатель напрямую к сети после завершения запуска.

При выполнении модернизации оборудования – это самый простой метод. Он зачастую может быть реализован своими руками, без привлечения узкопрофильных специалистов. Устройство устанавливается на место магнитного пускателя, управляющего пуском электромотора. Может потребоваться замена кабеля на экранированный. Затем в память устройства вносятся параметры электромотора, и оно готово к действию.

А вот с полноценными частотными преобразователями справиться самостоятельно по силам не каждому. Поэтому их применение в единичных экземплярах обычно лишено смысла. Установка частотных преобразователей оправдана лишь при проведении общей модернизации электрооборудования предприятия.

electriktop.ru

Плавный пуск электродвигателя своими руками

Устройство плавного пуска электродвигателя

Одним из самых главных недостатков асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором является наличие у них больших пусковых токов. И если теоретически методы их снижения были хорошо разработаны уже довольно давно, то вот практически все эти разработки (использование пусковых резисторов и реакторов, переключение со звезды на треугольник, использование тиристорных регуляторов напряжения и т.д.) применялись очень в редких случаях.

Все резко изменилось в наше время, т.к. благодаря прогрессу силовой электроники и микропроцессорной техники на рынке появились компактные, удобные и эффективные устройства плавного пуска электродвигателей (софтстартеры) .

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей — это устройства, которые значительно увеличивают срок эксплуатации электродвигателей и исполнительных устройств, работающих от вала этого двигателя. При подаче напряжения питания обычным способом, происходят процессы, разрушающие электродвигатель.

Пусковой ток и напряжение на обмотках двигателей, в момент переходных процессов, значительно превышают допустимые значения. Это приводит к износу и пробою изоляции обмоток, подгоранию контактов, значительно сокращает срок службы подшипников, как самого двигателя, так и устройств сидящих на валу электродвигателя.

Для обеспечения необходимой пусковой мощности, приходится увеличивать номинальную мощность питающих электрических сетей, что приводит к значительному удорожанию оборудования и перерасходу электроэнергии.

Кроме того просадка напряжения питания в момент пуска электродвигателя — может привести к порче оборудования, задействованного от этих же источников питания, эта же просадка наносит серьезный ущерб оборудованию электроснабжения, уменьшает срок его службы.

В момент пуска электродвигатель является серьезным источником электромагнитных помех, нарушающих работу электронного оборудования, запитанного от этих же электрических сетей, или находящихся в непосредственной близости от двигателя.

Если произошла аварийная ситуация и двигатель перегрелся или сгорел, то, в результате нагрева, параметры трансформаторной стали изменятся настолько, что номинальная мощность, отремонтированного двигателя, может снизиться на величину до 30%, в результате, этот электродвигатель окажется непригодным к использованию на прежнем месте.

Устройство плавного пуска электродвигателей объединяет функции плавного пуска и торможения, защиты механизмов и электродвигателей, а также связи с системами автоматизации.

Плавный пуск с помощью софтстартера реализуется медленным подъемом напряжения для плавного разгона двигателя и снижения пусковых токов. Регулируемыми параметрами обычно являются начальное напряжение, время разгона и время торможения электродвигателя. Очень маленькое значение начального напряжения может очень сильно уменьшить пусковой момент электродвигателя, поэтому оно обычно устанавливается 30-60% от значения номинального напряжения.

При запуске напряжения скачком увеличивается до устанволенного значения начального напряжения, а потом плавно за заданное время разгона поднимается до номинального значения. Электродвиагетль будет при этом плавно и быстро разгоняться до номинальной скорости.

Применение софстартеров позволяет уменьшить пусковой бросок тока до минимальных значений, уменьшает количество применяемых реле и контакторов. выключателей. Обеспечивает надежную защиту электродвигателей от аварийной перегрузки, перегрева, заклинивания, обрыва фазы, снижает уровень электромагнитных помех.

Устройства плавного пуска электродвигателей просты в устройстве, монтаже и эксплуатации.

Пример схемы подключения устройства плавного пуска электродвигателя

При выборе устройства плавного пуска необходимо учитывать следующее:

1. Ток электродвигателя. Необходимо выбирать устройство плавного пуска по полному току нагрузки двигателя, который не должен превышать ток предельной нагрузки устройства плавного пуска.

3. Напряжение сети. Каждое устройство плавного пуска рассчитано на работу при определенном напряжении. Напряжение сети питания должно соответствовать паспортному значению софтстартера.

Устройства плавного пуска

скачать прайс-лист скачать руководство

Плавный пуск — одно из неотъемлемых условий для безопасной и долговременной работы трехфазных асинхронных электродвигателей.

Серия LD1000

Устройство плавного пуска серии LD1000 обеспечивает плавный разгон и торможение электродвигателя, тем самым снижает нагрузку на электросеть и пускаемые механизмы. Данную задачу LD1000 реализует за счѐт ограничения пускового тока и крутящего момента путѐм плавного нарастания подаваемого напряжения на электродвигатель.

Если Вы не уверены какое именно устройство плавного пуска выбрать, вам всегда помогут наши менеджеры по телефону +7 495 981-54-56.

Только здесь вы можете купить устройства плавного пуска, при оптимальном соотношении цена — качество!

Основные технические характеристики:

  • Напряжение питания 380В, 50 Гц
  • Ограничение пускового тока до 450% от номинального тока двигателя
  • Управление обходным контактором (система «bypass»)
  • Защита электродвигателя (короткое замыкание, перенапряжение, падение напряжения, перегрузка, обрыв фазы, перегрузка по току и др.)
  • Рабочая температура от 0 до +50˚С, относительная влажность воздуха не более 95% без образования конденсата
  • Максимальное время разгона 60 с.

Плавный пуск вентилятора охлаждения

Наконец-то появилась свободная минутка и я решил сделать очередное устройство для своего авто) Добрался я в этот раз до вентилятора системы охлаждения двигателя. В штатном варианте, когда включается ВСОД, происходит просадка напряжения бортовой сети. Когда я поставил сделанное устройство у меня получилось плавное нарастание тока в обмотке двигателя при его включении, исключив резкий скачок тока, а также провалов и резкой просадки напряжения бортовой сети

P.S. Данное устройство размещается максимально близко к вентилятору иначе могут образоваться помехи, которые будут мешать нормальной работе автомобиля.

Применение микросхемы КР1182ПМ1. Плавный пуск электродвигателя

Устройства плавного пуска электродвигателя

Плавный пуск электродвигателя в последнее время применяется все чаще. Области его применения разнообразны и многочисленны. Это промышленность, электротранспорт, коммунальное и сельское хозяйство. Применение подобных устройств позволяет значительно снизить пусковые нагрузки на электродвигатель и исполнительные механизмы, тем самым, продлив срок их службы.

Пусковые токи

Пусковые токи достигают значений в 7 10 раз выше, чем в рабочем режиме. Это приводит к просаживанию напряжения в питающей сети, что отрицательно сказывается не только на работе остальных потребителей, но и самого двигателя. Время пуска затягивается, что может привести к перегреву обмоток и постепенному разрушению их изоляции. Это способствует преждевременному выходу электродвигателя из строя.

Устройства плавного пуска позволяют значительно снизить пусковые нагрузки на электродвигатель и электросеть, что особенно актуально в сельской местности либо при питании двигателя от автономной электростанции.

Перегрузки исполнительных механизмов

В момент запуска двигателя момент на его валу очень нестабилен и превышает номинальное значение более чем в пять раз. Поэтому пусковые нагрузки исполнительных механизмов также повышены по сравнению с работой в установившемся режиме и могут достигать до 500 процентов. Нестабильность момента при пуске приводит к ударным нагрузкам на зубья шестерен, срезанию шпонок и иногда даже к скручиванию валов.

Устройства плавного пуска электродвигателя значительно уменьшают пусковые нагрузки на механизм: плавно выбираются зазоры между зубьями шестерен, что препятствует их поломке. В ременных передачах также плавно натягиваются приводные ремни, что уменьшает износ механизмов.

Кроме плавного пуска на работе механизмов благотворно сказывается режим плавного торможения. Если двигатель приводит в движение насос, то плавное торможение позволяет избежать гидравлического удара при выключении агрегата.

Устройства плавного пуска промышленного изготовления

Устройства плавного пуска в настоящее время выпускается многими фирмами, например Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Такие устройства обладают многими функциями, которые программируются пользователем. Это время разгона, время торможения, защита от перегрузок и множество других дополнительных функций.

При всех достоинствах фирменные устройства обладают одним недостатком, — достаточно высокой ценой. Вместе с тем можно создать подобное устройство самостоятельно. Стоимость его при этом получится небольшой.

Устройство плавного пуска на микросхеме КР1182ПМ1

В первой части статьи рассказывалось о специализированной микросхеме КР1182ПМ1. представляющей фазовый регулятор мощности. Были рассмотрены типовые схемы ее включения, устройства плавного запуска ламп накаливания и просто регуляторы мощности в нагрузке. На основе этой микросхемы возможно создание достаточно простого устройства плавного пуска трехфазного электродвигателя. Схема устройства показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема устройства плавного пуска двигателя.

Плавный пуск осуществляется при помощи постепенного увеличения напряжения на обмотках двигателя от нулевого значения до номинального. Это достигается за счет увеличения угла открывания тиристорных ключей за время, называемое временем запуска.

Описание схемы

В конструкции используется трехфазный электродвигатель 50 Гц, 380 В. Обмотки двигателя, соединенные звездой, подключаются к выходным цепям, обозначенным на схеме как L1, L2, L3. Средняя точка звезды подключается к сетевой нейтрали (N).

Выходные ключи выполнены на тиристорах включенных встречно – параллельно. В конструкции применены импортные тиристоры типа 40TPS12. При небольшой стоимости они обладают достаточно большим током – до 35 А, а их обратное напряжение 1200 В. Кроме них в ключах присутствуют еще несколько элементов. Их назначение следующее: демпфирующие RC цепочки, включенные параллельно тиристорам, предотвращают ложные включения последних (на схеме это R8C11, R9C12, R10C13), а с помощью варисторов RU1 RU3 поглощаются коммутационные помехи, амплитуда которых превышает 500 В.

В качестве управляющих узлов для выходных ключей используются микросхемы DA1 DA3 типа КР1182ПМ1. Эти микросхемы достаточно подробно были рассмотрены в первой части статьи. Конденсаторы С5 С10 внутри микросхемы формируют пилообразное напряжение, которое синхронизировано сетевым. Сигналы управления тиристорами в микросхеме формируются путем сравнения пилообразного напряжения с напряжением между выводами микросхемы 3 и 6.

Для питания реле К1 К3 в устройстве имеется блок питания, который состоит всего из нескольких элементов. Это трансформатор Т1, выпрямительный мостик VD1, сглаживающий конденсатор С4. На выходе выпрямителя установлен интегральный стабилизатор DA4 типа 7812 обеспечивающий на выходе напряжение 12 В, и защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе.

Описание работы устройства плавного пуска электродвигателей

Сетевое напряжение на схему подается при замыкании силового выключателя Q1. Однако, двигатель еще не запускается. Это происходит потому, что обмотки реле К1 К3 пока обесточены, и их нормально-замкнутые контакты шунтируют выводы 3 и 6 микросхем DA1 DA3 через резисторы R1 R3. Это обстоятельство не дает заряжаться конденсаторам С1 С3, поэтому управляющие импульсы микросхемы не вырабатывают.

Пуск устройства в работу

При замыкании тумблера SA1 напряжение 12 В включает реле К1 К3. Их нормально-замкнутые контакты размыкаются, что обеспечивает возможность зарядки конденсаторов С1 С3 от внутренних генераторов тока. Вместе с увеличением напряжения на этих конденсаторах увеличивается и угол открывания тиристоров. Тем самым достигается плавное увеличение напряжения на обмотках двигателя. Когда конденсаторы зарядятся полностью, угол включения тиристоров достигнет максимальной величины, и частота вращения электродвигателя достигнет номинальной.

Отключение двигателя, плавное торможение

Для выключения двигателя следует разомкнуть выключатель SA1, Это приведет к отключению реле К1 К3. Их нормально – замкнутые контакты замкнутся, что приведет к разряду конденсаторов С1 С3 через резисторы R1 R3. Разряд конденсаторов будет длиться несколько секунд, за это же время произойдет останов двигателя.

При пуске двигателя в нулевом проводе могут протекать значительные токи. Это происходит оттого, что в процессе плавного разгона токи в обмотках двигателя несинусоидальные, но особо бояться этого не стоит: процесс пуска достаточно кратковременный. В установившемся же режиме этот ток будет много меньше (не более десяти процентов тока фазы в номинальном режиме), что обусловлено лишь технологическим разбросом параметров обмоток и перекосом фаз. От этих явлений избавиться уже невозможно.

Детали и конструкция

Для сборки устройства необходимы следующие детали:

Трансформатор мощностью не более 15 Вт, с напряжением выходной обмотки 15 17 В.

В качестве реле К1 К3 подойдут любые с напряжением катушки 12 В, имеющие нормально-замкнутый или переключающий контакт, например TRU-12VDC-SB-SL.

Конденсаторы С11 С13 типа К73-17 на рабочее напряжение не менее 600 В.

Устройство выполнено на печатной плате. Собранное устройство следует поместить в пластмассовый корпус подходящих размеров, на лицевой панели которого разместить выключатель SA1 и светодиоды HL1 и HL2.

Подключение двигателя

Подключение выключателя Q1 и двигателя выполняется проводами, сечение которых соответствует мощности последнего. Нулевой провод выполняется тем же проводом, что и фазные. При указанных на схеме номиналах деталей возможно подключение двигателей мощностью до четырех киловатт.

Если предполагается использовать двигатель мощностью не более полутора киловатт, а частота пусков не будет превышать 10 15 в час, то мощность, рассеиваемая на тиристорных ключах незначительна, поэтому радиаторы можно не ставить.

Если же предполагается использовать более мощный двигатель или запуски будут более частыми, потребуется установка тиристоров на радиаторы, изготовленные из алюминиевой полосы. Если же радиатор предполагается использовать общий, то тиристоры следует изолировать от него при помощи слюдяных прокладок. Для улучшения условий охлаждения можно воспользоваться теплопроводящей пастой КПТ – 8.

Проверка и наладка устройства

Перед включением, прежде всего, следует проверить монтаж на соответствие принципиальной схеме. Это основное правило, и отступать от него нельзя. Ведь пренебрежение этой проверкой может привести к куче обугленных деталей, и надолго отбить охоту делать опыты с электричеством. Найденные ошибки следует устранить, ведь все же эта схема питается от сети, а с нею шутки плохи. И даже после указанной проверки подключать двигатель еще рано.

Сначала следует вместо двигателя подключить три одинаковых лампы накаливания, мощностью 60 100 Вт. При испытаниях следует добиться, чтобы лампы разжигались равномерно.

Неравномерность времени включения обусловлена разбросом емкостей конденсаторов С1 С3, которые имеют значительный допуск по емкости. Поэтому лучше перед установкой сразу подобрать их с помощью прибора, хотя бы с точностью процентов до десяти.

Время выключения обусловлено еще сопротивлением резисторов R1 R3. С их помощью можно выровнять время выключения. Эти настройки следует выполнять в том случае, если разброс времени включения – выключения в разных фазах превышает 30 процентов.

Двигатель можно подключать лишь после того, как вышеуказанные проверки прошли нормально, не сказать бы даже на отлично.

Что можно еще добавить в конструкцию

Выше уже было сказано, что такие устройства в настоящее время выпускаются разными фирмами. Конечно, все функции фирменных устройств в подобном самодельном повторить невозможно, но одну все-таки, скопировать, наверно, удастся.

Речь идет о так называемом шунтирующем контакторе. Назначение его следующее: после того, как двигатель достиг номинальных оборотов, контактор просто перемыкает тиристорные ключи своими контактами. Ток идет через них в обход тиристоров. Такую конструкцию часто называют байпасом (от английского bypass – обход). Для такого усовершенствования придется ввести дополнительные элементы в блок управления.

Источники.

схема, устройство, электродвигателя, на симисторе

На чтение 10 мин. Опубликовано

Владельцы ручного электроинструмента, как любители так и профессионалы, часто сталкиваются с его поломками. Не всегда это происходит по вине пользователя. Есть особенности, из-за которых это происходит вне зависимости от внешних факторов. Это зависит от технического совершенства изделия, его цены и области применения. Значительной части неисправностей можно избежать даже при использовании недорогих электроинструментов, если выполнить их несложную доработку, например, сделать плавный пуск.

Особенности и срок службы

В ручных электроинструментах, таких как: болгарка(ушм), циркулярная пила, шуруповерт, дрель – используют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением.

Они могут работать на постоянном и на переменном токе.

Для их запитки в большинстве случаев используется обычная электросеть 230 В 50 Гц. Раньше для профессионального инструмента использовалась сеть 380 В. Теперь, с ростом мощности потребителей в однофазных сетях (офисы и жилой сектор), появились и профессиональные электроинструменты на 220 В.

Коллекторные двигатели имеют большой крутящий и пусковой моменты, компактны, легко изготавливаются на повышенное напряжение. Крутящий момент здесь является решающим. При невысокой массе машины он как раз подходит для ручного электроинструмента. Но у таких электромоторов имеются недостатки и слабые места. Одно из таких слабых мест – щеточный узел.

Щетки из прессованного графита с наполнителями трутся о медные пластины коллектора и подвергаются механическому износу и электроэрозии. Это приводит к увеличению искрения и повышает пожарную и взрывоопасность электроинструмента. Попадание минеральной пыли внутрь ускоряет износ. Хотя вентиляторы, предусмотренные конструкцией, выдувают воздух наружу, пыль и цемент могут легко попадать внутрь. Во время простоя, если инструмент неудачно положили, пыль легко попадает внутрь. На практике это постоянное явление.

Щетки электродвигателя из прессованного графита

Еще один недостаток электроинструмента – частые поломки редуктора. Это происходит как раз из-за большого пускового момента. Достоинство оборачивается недостатком. С поломкой редуктора приходится менять инструмент, ремонту они, обычно, не подлежат. К сожалению, промышленность, в стремлении снизить себестоимость продукции делает это за счет качества. Хочешь пользоваться хорошим электроинструментом – плати немалые деньги.

С последним недостатком как раз можно эффективно бороться плавным пуском. Многие производители делают это, но не всегда уделяют этому достаточно внимания. Хорошие регуляторы оборотов есть не у всех инструментов.

Плавный пуск – для чего это нужно

Для снижения непомерной нагрузки на механику электроинструмента при пуске, могут быть приняты меры со стороны электропитания. Вместо подачи на электродвигатель полного напряжения от источника (электросети), можно подавать пониженное напряжение, с помощью плавного пуска. Но где его взять? Речь идет о массовом применении. В отдельных случаях специалисты и умельцы могли решать эту задачу, но большинству рядовых потребителей это было недоступно.

Существует три способа ограничить пусковой момент электроинструмента и добиться плавного старта:

  1. Применение реостатов;
  2. Применение трансформаторов;
  3. Применение полупроводниковых ключей.

Первый способ применялся еще очень давно, но он не экономичен и неудобен.

Его можно применять и на постоянном, и на переменном токе.

Значительная часть мощности теряется на нагрев сопротивления реостата. Если задача ограничивается только плавным пуском, то это вполне терпимо. Если таким способом регулировать рабочую скорость электродвигателя, то это лишний нагрев окружающий среды и расход электроэнергии. В любом случае устройство оказывается громоздким.

Второй способ намного лучше и экономичнее. Подходит только для переменного тока. Он также может повысить электробезопасность при работе с электроинструментом. Недостаток в том, что классические трансформаторы теперь очень недешевы. Даже при самостоятельном изготовлении, так как в них уходит много дорогой меди. Устройство получается также достаточно большим и тяжелым.

Трансформатор

Третий способ плавного пуска самый современный и дешевый. Он опирается на массовое применение полупроводников. В свое время, в исследования и наладку промышленного производства полупроводниковых приборов были вложены огромные средства. Но дешевизна материалов, из которых их производят, и массовость выпуска уже успели все окупить. Благодаря невысокой себестоимости такие приборы доступны всем.

Главная особенность полупроводниковых ключей – нет механических контактов и работают они с огромной скоростью (частотой переключения). Переключаемые ими токи могут достигать больших величин, при больших напряжениях в отключенном состоянии. При этом, такие приборы практически не греются и не потребляют лишней энергии, как реостаты и отлично подходят для современных электроинструментов.

Виды полупроводниковых ключей

Тиристоры и симисторы

Сопротивление разомкнутого ключа достигает миллионов Ом, ток через него практически не протекает.

Сопротивление замкнутого ключа лежит в пределах единиц и десятых долей Ома.

Хотя при этом может протекать значительный ток, на ключе падает слишком малое напряжение, чтобы на нем выделялось, по закону Джоуля-Ленца, большое тепло. В обеих случаях он остается практически холодным.

Это относится к любому из типов силовых ключей, каковых существует три:

  • Тиристоры и симисторы;
  • Полевые транзисторы MOSFET;
  • Транзисторы IGBT.

Исторически первыми появились тиристоры. С их помощью регулировали мощность в цепях переменного тока, управляя фазой отпирания прибора.

С помощью регулировки фазы управляющего напряжения (длительность t1) можно влиять на момент отпирания симистора в каждом полупериоде (t3) и таким образом, на долю энергии, попадающей в нагрузку и соответственно на электродвигатель.

С появлением мощных полевых транзисторов с изолированным МОП-затвором (металл-окисел-полупроводник, или на английском Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) током в цепи стали управлять, изменяя ширину открывающих импульсов. Этот метод очень эффективен в цепях с постоянным током, для чего его сначала выпрямляют, и применяется в сварочных инверторах, частотных преобразователях и т.д.

Для наиболее мощных электроинструментов применяют IGBT – биполярные транзисторы с изолированным затвором. Это комбинация полевого транзистора с биполярным.

Для регулирования электродвигателя в настоящее время применяют уже устоявшееся, давно применяемое решение на симисторах. Более продвинутые решения пока не очень распространены.

Как изготовить плавный пуск самостоятельно

Благодаря простоте схемы устройство плавного пуска электродвигателя на симисторе собрать несложно. Оно изготавливается из доступных деталей. Лучше всего делать его на печатной плате, так ничего не будет болтаться и замыкать. Симистор нужно закрепить на теплоотводящем радиаторе, изготовленном из алюминия. Лучше, если это будет заводской радиатор, рассчитанный на мощность 10-30 Вт. Тогда он подойдет для электроинструмента мощностью 1000-1200 Вт.

Расчет радиатора очень просто подсчитать по току. На симисторе падает около 1.5-2 вольт напряжения, когда он открыт. Ток получаем делением мощности на сетевое напряжение. Например, электроинструмент с номинальной мощностью 1200 Вт: 1200/220 = 5.45 ампер. Умножим на 2, получаем 11 Вт.

Обычно в продажном электроинструменте схема ограничения мощности упрятана где-то в рукоятке или корпусе болгарки или дрели. Там нет возможности разместить нормальный радиатор. При частом пуске она перегревается и свои функции не выполняет. Только хороший профессиональный электроинструмент имеет нормальное устройство для ограничения пускового момента и регулировки оборотов.

ПРИМЕЧАНИЕ: Модуль плавного пуска для электроинструмента лучше всего изготавливать в коробке с розеткой. Не стоит брать слишком маленькие розеточные коробки. Там сложно разместить нормальный радиатор для симистора. Без радиатора от устройства не будет практической пользы! При сборке радиатора с прибором необходимо обеспечить чистоту сопрягаемых поверхностей и тонкий слой теплопроводящей пасты (КТП-8 или импортный аналог).

Радиатор нужно закрепить на той же плате, на которой собраны остальные детали. Плата помещается в коробку подходящих размеров и достаточно прочную. Такие коробки можно купить в электротоварах или изготовить из листового пластика. Может подойти чистая пустая банка из-под клея, краски с завинчивающейся или плотно закрывающейся крышкой. Она должна быть прочной и небьющейся.

Розетка, вмонтированная в устройство, должна быть рассчитана на номинальный ток используемого электродвигателя. Аналогичная история и с сетевым шнуром.

ВАЖНО! Если электроинструмент снабжен регулятором оборотов, его ручка должна быть надежно изолирована. Устройство находится под напряжением сети и может оказаться источником поражения током в случае плохой изоляции.

Печатную плату после монтажа полезно покрыть нитролаком для защиты от влаги. Принципиальная схема и разбор ее работы в следующем разделе.

Плавный пуск на микросхеме КР1182ПМ1

Это микросхема для электроинструментов российского производства, которая выпускается ЗАО “НТЦ СИТ” (г. Брянск). Ее можно приобрести в розницу во многих интернет-магазинах. Также новое название К1182МП1Р.

Микросхема может использоваться без внешнего симистора при работе электродвигателя на нагрузку до 150 Вт. Это слишком мало для электроинструмента, но можно задействовать более мощный симистор, что увеличит мощность регулирования до 1-1.5 кВт. Схема с ее использованием показана ниже:

Внутри чипа находится усилитель управляющего сигнала. Этот сигнал формируется на выводах 3 и 6 микросхемы. Фаза отпирания симистора пропорциональна напряжению между выводами 3 и 6, которое может изменяться в пределах от 0 до 6 В. При нуле нагрузка отключена. При включении конденсатор фактически накоротко замыкает управляющую цепь. Но он довольно быстро заряжается и это формирует плавность разгона.

Резистор R1 позволяет быстрее разряжаться конденсатору C1 для уменьшения пауз между включениями. При полном напряжении нагрузка работает с мощностью, близкой к номинальной. Это напряжение создается самой микросхемой, а внешняя цепь только “закорачивает” его с целью повлиять на фазу отключения симистора в каждом полупериоде сетевого напряжения.

Выключатель S1 может быть применен вместо выключателя, работающего в разрыве сетевой цепи. Только он работает наоборот, при размыкании электродвигатель запускается, а при замыкании отключается. Ток в цепи этого выключателя очень мал и можно использовать любой микровыключатель. Тем не менее, должен быть способ быстро отключить электроинструмент в любом случае! То есть, без аварийного сетевого выключателя не обойтись.

Использование переменного резистора на месте R1 позволит более-менее плавно регулировать обороты электродвигателя. Такая функция, дополнительно к плавному пуску, может быть очень полезной при работе с различными материалами, требующими своей скорости обработки.

Обычно время плавного пуска инструмента можно ограничить в пределах 0.3 – 0.5 сек. Это обеспечивает значительное повышение срока службы устройства. Если электроинструмент мощный и оборотистый, его может неожиданно вырвать из рук работника со всеми неприятными последствиями. В таких случаях нужен еще более плавный пуск. Выбрать подходящую задержку для разгона можно с помощью графика, показанного ниже:

 

Эти данные были получены в программе ngspice на основе характеристик, взятых из документации производителя. Кроме того, они были проверены на практике, с угловой шлифовальной машиной 1500 Вт и показали хорошее совпадение.

Симистор VS1 можно брать типа BT139-600 (Philips), ТС106-10-6 (Россия, СЗТП), BTB10-600BWRG (ST Microelectronics) или другой аналогичный. Конденсаторы типа К50-35 на рабочее напряжение 50 В, емкостью 1 мФ (C2,3) и 5-100 мФ для C1. Резистор R2 типа МЛТ-0.5. Также в схеме желательно использовать предохранитель с номинальным током, который на 15-20% превышает номинальный ток предполагаемой нагрузки.

Пример установки плавного пуска электродвигателя на болгарку:

Встроенный, на основе KRRQD-12A (KRRQD-20A)

Автор данного видео приводит интересный пример как можно сделать встроенный плавный пуск электродвигателя с помощью универсального приспособления-удлинителя KRRQD-12A (KRRQD-20A), практически для любого электроинструмента, до 12А (20А) на нагрузке. С максимальной подключаемой мощностью инструмента до 2500 Вт(4400 Вт).

Другие способы

Среди прочих способов плавного пуска для электроинструмента можно отметить использование трансформаторов. Например, будет довольно универсальным ЛАТР на 1-1.5 кВт. Хоть это и довольно тяжелый прибор, он может выручать, если находится под рукой, тогда не придется собирать другое устройство.

Иногда в качестве “холодного” сопротивления в цепи переменного тока используют параллельные наборы конденсаторов, используя их реактивное сопротивление на частоте 50 Гц:

где емкость нужно подставлять в Фарадах. Например, чтобы создать сопротивление 10 Ом нужно выполнить расчеты:

Учитывая большое рабочее напряжение конденсаторов и их емкость, получится слишком большая батарея. Такое решение иногда применялось раньше, но теперь слишком устарело.

Для ограничения мощности в нагрузке электродвигателя может быть использован мощный диод, с обратным напряжением не меньше 250 В. Он “срезает” один полупериод сетевого напряжения, но это создает помехи и неравномерность крутящего момента. Оба последних способа: с конденсаторами и диодом требуют переключателей, шунтирующих цепь. В случае конденсаторов потребуются еще и гасящие резисторы, ограничивающие ток короткого замыкания емкостей.

В общем, из всех способов плавного пуска электроинструмента, самым недорогим, надежным и удобным нужно признать фазовую регулировку с помощью микросхемы К1182МП1Р.

Плавный пуск асинхронного электродвигателя. Устройство и принцип работы

Автор newwebpower На чтение 8 мин. Просмотров 1.8k. Опубликовано Обновлено

Асинхронные электродвигатели, помимо очевидных преимуществ имеют два существенных недостатка – большой пусковой ток (до семи раз больше номинального) и рывок на старте. Данные недостатки негативно влияют на состояние електросетей, требуют применения автоматических выключателей с соответствующей времятоковой характеристикой, создают критические динамические нагрузки на оборудование.

С эффектом запуска мощного асинхронного двигателя знакомы все: «проседает напряжение и сотрясается все вокруг электродвигателя. Поэтому, для уменьшения негативных воздействий были разработаны способы и схемы, позволяющие смягчить рывок и сделать запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором более плавным.

Способы плавного пуска асинхронных двигателей

Кроме негативного влияния на цепи питания и окружение, стартовый импульс электродвигателя вреден и для его обмоток статора, ведь момент увеличенной силы при запуске прикладывается к обмоткам. То есть, сила рывка ротора усиленно давит на обмоточные провода, тем самым убыстряя износ их изоляции, пробой которой называют межвитковым замыканием.

Иллюстрация принципа действия асинхронного электродвигателя

Поскольку конструктивно нельзя уменьшить пусковой ток, придуманы способы, схемы и аппараты, обеспечивающие плавный пуск асинхронного двигателя. В большинстве случаев, на производствах с мощными линиями питания и в быту данная опция не является обязательной – так как колебания напряжения и пусковые вибрации не оказывают существенного влияния на производственный процесс.

Графики изменения токов при прямом запуске и при помощи устройств плавного пуска

Но существуют технологии, требующие стабильных, не превышающих норм параметров, как электроснабжения, так и динамических нагрузок. Например – это может быть точное оборудование, работающее в одной сети  с чувствительными к напряжению потребителями электроэнергии. В этом случае, для соблюдения технологических норм для мягкого запуска электродвигателя применяют различные способы:

  • Переключение звезда – треугольник;
  • Запуск при помощи автотрансформатора;
  • устройства плавного пуска асинхронного двигателя (УПП).

В приведенном ниже видео перечислены основные проблемы, возникающие при запуске электродвигателя, а также описаны достоинства и недостатки различных устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.



По-иному УПП еще называют софт стартерами, от английского «soft» – мягкий. Ниже будут кратко описаны виды и предлагаемые опции в широко распространенных УПП (софт стартерах). Также вы можете ознакомиться с дополнительными материалами по устройствам плавного пуска Промышленные софт стартеры для электродвигателей различной мощности

Ознакомление с принципом плавного запуска

Для того, чтобы осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя максимально эффективно и с минимальными затратами, приобретая готовые софт стартеры, необходимо прежде ознакомиться с принципом действия подобных устройств и схем. Понимание взаимодействия физических параметров позволит сделать оптимальный выбор УПП.

При помощи устройств плавного пуска можно добиться снижения пускового тока до значения трехкратного превышения номинального (вместо семикратной перегрузки)

Для плавного пуска асинхронного электродвигателя необходимо уменьшить пусковой ток, что позитивно скажется как на нагрузке электросети, так и на динамических перегрузках обмоток двигателя и приводных механизмов. Достигают уменьшения пускового тока, снижая напряжение питания электродвигателя. Заниженное пусковое напряжение используется во всех трех предложенных выше способах. Например, при помощи автотрансформатора пользователь самостоятельно занижает напряжение при запуске, поворачивая ползунок.

Понижая напряжение на старте можно добиться плавного запуска електродвигателя

При использовании переключения «звезда-треугольник» меняется линейное напряжение на обмотках электродвигателя. Переключение осуществляется при помощи контакторов и реле времени, рассчитанное на время запуска электродвигателя. Подробное описание плавного пуска асинхронного электродвигателя при помощи переключения «звезда-треугольник» имеется на данном ресурсе по указанной ссылке.

Схема переключения «звезда-треугольник» с использованием контакторов и реле времени
Теория осуществления плавного запуска

Для понимания принципа плавного старта необходимо понимание закона сохранения энергии, необходимой для раскрутки вала ротора электромотора. Упрощенно можно считать энергию разгона пропорциональной мощности и времени, E = P*t, где P – мощность, равная умножению силы тока на напряжение (P = U*I). Соответственно, E = U*I *t. Поскольку для уменьшения пускового момента и снижения нагрузок на сеть необходимо уменьшить стартовый ток I, то сохраняя уровень потраченной энергии нужно увеличить время разгона.

Увеличение времени разгона за счет снижения пускового тока возможно только при небольшой нагрузке на валу. Это является основным недостатком всех УПП

Поэтому для оборудования с тяжелыми условиями старта (большой нагрузкой на валу во время запуска), применяются специальные электродвигатели с фазным ротором. Узнать о свойствах данных двигателей можно из соответствующего раздела в статье на данном ресурсе, перейдя по ссылке.

Звигатель с фозім ротором, необходим для оборудования с тіжелім запуском

Также необходимо учитывать, что во время мягкого запуска происходит увеличенный нагрев обмоток и электронных силовых ключей пускового устройства. Для охлаждения полупроводниковых ключей необходимо использование массивных радиаторов, которые увеличивают стоимость аппарата. Поэтому уместно использование УПП для кратковременного разгона двигателя с дальнейшим шунтированием ключей прямым напряжением сети. Подобный режим (переключение байпас) делает компактней и дешевле электронное устройство плавного пуска асинхронных двигателей, но ограничивает количество запусков в определенном интервале ввиду требуемого времени для охлаждения ключей.

Структурная схема шунтирования силовых полупроводниковых ключей (байпас)

Основные параметры и характеристики УПП

Ниже в тексте будут приведены схемы аппаратов плавного запуска для изучения и собственноручного изготовления. Для тех, кто не готов осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, полагаясь на готовое изделие, будет полезной информация о существующих разновидностях софт стартеров.

Пример аналогово и цифрового УПП, в модульном исполнении (устанавливается на DIN-рейку)

Одним из главных параметров при выборе УПП является мощность обслуживаемого электромотора, выраженная в киловаттах. Не менее важным является время разгона и возможность регулировки интервала запуска. Данными характеристиками обладают все существующие софт стартеры. Более совершенные УПП являются универсальными и позволяют настраивать параметры мягкого запуска в широком диапазоне значений относительно характеристик двигателя и требований технологического процесса.

Пример универсального софтстартера

В зависимости от типа софт стартера в них могут присутствовать различные опции, повышающие функциональность аппарата и позволяющие осуществлять контроль работы электродвигателя. Например, при помощи некоторых УПП возможно осуществление не только плавного запуска электромотора, но и его торможение. Более совершенные софт стартеры осуществляют защиту двигателя от перегрузок и позволяют также регулировать вращательный момент ротора при пуске, останове и работе.

Пример различий в технических характеристиках различных УПП от одного производителя

Разновидности софт стартеров

По способу подключения УПП подразделяются на три вида:

  1. Однофазные. Регулируют пусковое напряжение на одной фазе для уменьшения пускового момента. Обладают ограниченной функциональностью и не снижают пусковой ток. В виду удешевления полупроводниковых силовых ключей, однофазные УПП применяются редко.

    Структурная схема однофазного УПП

  2. Двухфазные. Осуществляют регулировку пускового тока по двум фазам, что позволяет улучшить динамические характеристики запуска двигателя, но не решают проблему с несимметричной «просадкой» напряжения. Используется в основном радиолюбителями, осуществляющими плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, схема устройства приведена ниже.

    Структурная схема двухфазного УПП

  3. Трехфазные. Дают максимально возможное уменьшение пускового момента, снижая пусковой ток до минимально возможной трехкратной перегрузки. Позволяют осуществлять большой набор функций помимо плавного разгона – регулировку момента, торможение, слежение за параметрами, дистанционное управление, защиту от тепловых перегрузок, и т. д.

    Структурная схема трехфазного УПП

УПП своими руками

Для самостоятельного изготовления УПП используемая схема плавного пуска асинхронного двигателя своими руками будет зависеть от возможности и навыков мастера. Самостоятельное смягчение пусковых перегрузок при помощи автотрансформатора доступно практически любому пользователю без специальных знаний, но данный способ является неудобным ввиду необходимости ручной регулировки старта электродвигателя. В продаже можно встретить недорогие устройства плавного запуска, которые придется самостоятельно подключить к электроинструменту, не обладая глубокими познаниями в радиотехнике. Пример работы до и после софт стартера, а также его подключение показано на видео ниже:



Для мастеров, обладающих общими знаниями в электротехнике, и владеющих практическими навыками электромонтажа подойдет для собственноручного осуществления плавного запуска схема переключения «звезда-треугольник». Данные схемы, несмотря на их солидный возраст, широко распространены и успешно используются по сей день ввиду простоты и надежности. В зависимости от квалификации мастера в сети интернет можно найти схемы УПП для повторения своими руками. Пример схемы относительно простого двухфазного УПП

Современные софт стартеры имеют внутри сложную электронную начинку из множества электронных деталей, работающих под управлением микропроцессора. Поэтому для изготовления аналогичного УПП своими руками по имеющимся в сети интернет схемам необходимо не только мастерство радиолюбителя, но и навыки программирования микроконтроллеров.


Устройство плавного пуска: краткая характеристика, принцип работы и схемы | ENARGYS.RU

Устройства плавного пуска электродвигателей являются статическими электронными или электромеханическими устройствами, предназначенными для плавного ускорения и плавного замедления, а также для защиты трехфазных индукционных электродвигателей.

Устройства плавного пуска УПП осуществляют действия по снижению величины пускового тока и помогают осуществить согласование крутящего момента двигателя и момента нагрузки.

Принцип работы устройства плавного пуска

Управление напряжением, подаваемым на двигатель, осуществляется посредством изменения угла открытия тиристоров. В устройстве находятся два встречно-включенных тиристора, предназначенных для положительного и отрицательного полупериодов. Сила тока в третьей фазе, оставшейся без управления складывается из токов фаз под управлением.

После осуществления настройки, значение вращающего момента при пуске машины оптимизируется до предельно низкой величины пускового тока. Значение тока электродвигателя уменьшается параллельно значению установленного пускового напряжения на пуске. Величина пускового момента уменьшается в квадратичном отношении к напряжению.

Уровень напряжения осуществляет контроль пускового тока и момента двигателя при запуске и остановке двигателя.

Наличие в устройстве байпасных контактов, которые шунтируют тиристоры, способствует понижению тепловых потерь в тиристорах, а соответственно понижению нагрева всего устройства. Встроенная электронная дугогасительная система защищает контакты в случае появления повреждений в результате непредвиденных сбоев в работе, например, при прерывании подачи напряжения, возникновении вибрации или дефекте контактов.

Рис 1. Внешний вид устройства плавного пуска 3RW30

Рис 2. Внутренняя схема устройства управления плавным пуском 3RW30

Баланс полярности

Недостаток 2-фазного управления в устройстве плавного пуска асинхронного двигателя проявляется в появлении постоянного тока, вызванного фазовой отсечкой и наложением фазных токов, при которых возникает сильный акустический шум, выделяемый электродвигателем.

Применение метода «баланс полярности» значительно понижает влияние значений постоянного тока во время разгона двигателя, соответственно снижается акустическая характеристика запуска, достигается это благодаря балансированию полуволн различной полярности в процессе разгона двигателя.

Интерфейс устройства

Интерфейс устройства плавного пуска УПП «человек-машина» разрешает производить настройку параметров, существенно облегчая и упрощая осуществление процесса запуска и эксплуатации двигателя. Встроенная функция управления насосом предотвращает возникновение гидравлического удара.

Рис3. Интерфейс устройства плавного пуска

Рис. А.

 

Рис. Б. прикладной модуль AS-интерфейса

 

Рис. В.

Рис 4. Устройство плавного пуска электродвигателя — схема фидерной комбинации с AS-интерфейсом





Интерфейс состоит из двух дисплеев с сегментными индикаторами и ЖК-дисплеем, позволяющим обеспечить видимость на значительном расстоянии, включает в свой состав описание параметров и сообщений.

В возможности аппаратуры входит выбор режима программирования и языковые опции. Осуществляет копирование параметров из одного устройства в другое, увеличивая скорость программирования, повышая надежность оборудования и получая возможность корректирования и внесения идентичных параметров на одинаковых машинах.

Плавный пуск для однофазного двигателя

Устройство плавного пуска однофазного электродвигателя, применяемого в быту, активируется при подаче ~Uк выводам L1 и L2.

Рис 5. Схема лицевой панели устройства TSG предназначенного для однофазного двигателя

Происходит увеличение значение линейного напряжения в течение определенного отрезка времени до достижения его предельного значения. Выводы Т-2 и Т-3 постоянно запитаны от питающей сети. Время процесса регулируется регулятором, в диапазоне до 20 сек. С повышением параметров напряжения происходит увеличение вращающего момента. После окончания запуска, через шунтирующий контактор (байпас) происходит подключение двигателя от сети.

Рис. 6. Схема работы устройства плавного пуска TSG при положении регулятора момента вращения Моn =0, при котором начинается цикл плавного пуска

Устройство плавного пуска электродвигателя насоса

Устройство плавного пуска для насоса с использованием преобразователя частоты осуществляет следующие операции это:

  1. Осуществление плавного пуска и торможения насосного агрегата.
  2. Производство автоматического коммутирования в зависимости от показателей уровня и параметров давления жидкости.
  3. Защиту агрегата от «сухого хода», то есть без жидкости.
  4. Защита агрегата при критическом снижении параметров напряжения.
  5. Осуществление защитных действий от перенапряжения на входе преобразователя.
  6. Сигнализирует о включении, отключении агрегата, а также при аварии.
  7. Осуществляет местный обогрев.

Рис. 7. Устройство плавного пуска схема принципиальная, для автоматизации работы погружного насоса с поддержкой давления в полном автоматическом режиме

Подключение электродвигателя осуществляется от контактов U,V,W преобразующего частотного устройства. Пусковая кнопка SB2 вызывает срабатывание реле К1 через ее контактную группу происходит соединение вводов STF и PS частотного преобразователя, который производит плавный запуск электрического насоса, который осуществляется по заложенному программному обеспечению, включенному в настройку устройства.

Датчик определяющий давление ВР1 запитан от ввода преобразователя, делает возможной наличие обратной связи в цепи стабилизирующей давление. Работа этой системы происходит при обеспечении ПИД-регулятора. Потенциометр К1 или частотный преобразователь выполняют функцию по поддержанию заданных параметров давления. Насосный агрегата, при появлении «сухого» хода, должен отключаться для зашиты, в этом случае, контакты 7-8 в цепи катушки реле К3 замыкаются, отключение происходит при срабатывании датчика «сухого» хода подключенного от реле сопротивления А2 . Реле К2 осуществляет защитную функцию по отключению электродвигателя агрегата при аварии. При аварии происходит включение лампыНL1, лампа НL2 зажигается после срабатывания датчика реагирующего на понижение водяного уровня, на недопустимое значение.

Термореле ВК1 осуществляет включение подогрева шкафа управления контактором КМ1, электронагревателей ЕК1 и ЕК2. Защита устройства от тока короткого замыкания и перегруза производится автоматом QF1.

Высоковольтное устройство плавного пуска его отличительные особенности

Рис 8. Схема высоковольтного устройства плавного пуска

К отличительным особенностям относятся:

  1. Наличие оптоволоконного управления тиристорами.
  2. Управление на микропроцессорах.
  3. Способность к работе при повышенной температуре.
  4. Возможность задания различных алгоритмов и характеристик пуска и торможения для разных видов нагрузки.
  5. Способность к интеллектуальной защите.
  6. Возможность осуществления пуска при слабых источниках питания.
  7. Осуществление степени защиты от IP 00 доIP 65

Важно:при наладке устройства плавного пуска нужно чтобы установленное время разгона было больше физического времени разгона двигателя, иначе присутствует возможность получения повреждения устройства, так внутренние байпасные контакты замыкаются по истечении времени пуска. В том случае если не произошел разгон двигателя, может выйти из строя система байпасных контактов.

Важно:автоматический повторный пуск опасен не только повреждением устройства, но и может привести к смерти людей и тяжелому травматизму.


Команда запуск, обязана сбрасываться до команды сброса, так как при наличии команды запуска после команды сброса, автоматически выполняется повторный перезапуск. Особенно это касается защиты двигателя.

Для безопасности желательно присоединить выход общей ошибки в систему управления.

Рекомендация: нежелательность автоматического пуска, диктует необходимость присоединения дополнительных компонентов, например, устройства выпадения фазы или нагрузки, с цепями управляющего и главного тока.

схема. Устройство плавного пуска болгарки, подключение

Многие электроинструменты выходят из строя из-за износа мотора. У современных моделей болгарок имеется устройство плавного пуска. За счет него они способы долго проработать. Принцип работы элемента строится на изменении рабочей частоты. Для того чтобы более подробно узнать об устройстве пуска, стоит рассмотреть схему стандартной модели.

Устройство плавного пуска

Стандартная схема плавного пуска болгарки состоит из симистора, блока выпрямления и набора конденсаторов. Для увеличения рабочей частоты используются резисторы, которые пропускают ток в одном направлении. Защита пускателя осуществляется благодаря компактному фильтру. Номинальное напряжение у моделей поддерживается невысокое. Однако в данном случае многое зависит от предельной мощности мотора, который установлен в болгарке.

Как подключать модель?

Подключение плавного пуска болгарки осуществляется через переходник. Входные его контакты соединяются с блоком выпрямителя. При этом важно определить нулевую фазу в устройстве. Для закрепления контактов потребуется паяльная лампа. Проверить работоспособность пускателя можно через тестер. В первую очередь определяется отрицательное сопротивление. При установке пускателя важно помнить о пороговом напряжении, которое выдерживает устройство.

Схема устройства для болгарки с симистором на 10 А

Схема плавного пуска болгарки, своими руками изготовленного, предполагает применение контактных резисторов. Коэффициент полярности у модификаций, как правило, не превышает 55 %. Многие модели производятся с блокираторами. За защиту устройства отвечает проводной фильтр. Для пропускания тока используются трансиверы низкой частоты. Процесс понижения порогового напряжения осуществляется на транзисторе. Симистор в данном случае выступает стабилизатором. При подключении модели выходное сопротивление при перегрузке 10 А должно составлять около 55 Ом. Обкладки для пускателей подходят на полупроводниковой основе. В некоторых случаях устанавливаются магнитные трансиверы. Они хорошо справляются с малыми оборотами и могут поддерживать номинальную частоту.

Модель для болгарок с симистором на 15 А

Плавный пуск для болгарки с симисторами на 15 А является универсальным и часто встречается у моделей невысокой мощности. Отличие устройств заключается в низкой проводимости. Схема (устройство) плавного пуска болгарки предполагает применение трансиверов контактного типа, которые работают при частоте 40 Гц. У многих моделей используются компараторы. Данные элементы устанавливаются с фильтрами. Номинальное напряжение у пускателей стартует от 200 В.

Пускатели для болгарок с симистором на 20 А

Устройства с симисторами на 20 А подходят для профессиональных болгарок. У многих моделей применяются контакторные резисторы. В первую очередь они способны работать при высокой частоте. Максимальная температура пускателей равняется 55 градусам. У большинства моделей хорошо защищен корпус. Стандартная схема устройства предполагает применение трех контакторов емкостью от 30 пФ. Эксперты говорят о том, что устройства выделяются своей проводимостью.

Минимальная частота у пускателей составляет 35 Гц. Работать они способны в сети постоянного тока. Подключение модификаций осуществляется через переходники. Для моторов на 200 Вт хорошо подходят такие устройства. Фильтры довольно часто устанавливаются с триодами. Показатель чувствительности у них равняется не более 300 мВ. Довольно часто встречаются проводные компараторы с системой защиты. Если рассматривать импортные модели, то у них имеется интегральный преобразователь, который устанавливается с изоляторами. Проводимость тока обеспечивается на отметке 5 мк. При сопротивлении 40 Ом модель способна стабильно поддерживать большие обороты.

Модели на болгарку 600 Вт

Для болгарок на 600 Вт применяются пускатели с контактными симисторами, у которых перегрузка не превышает 10 А. Также стоит отметить, что есть много устройств с обкладками. Они выделяются защищенностью и не боятся повышенной температуры. Минимальная частота для болгарок на 600 Вт равняется 30 Гц. При этом сопротивление зависит от установленного триода. Если он применяется линейного типа, то вышеуказанный параметр не превышает 50 Ом.

Если говорить про дуплексные триоды, то сопротивление при высоких оборотах может доходить до 80 Ом. Очень редко у моделей встречаются стабилизаторы, которые работают от компараторов. Чаще всего они крепятся сразу на модули. Некоторые модификации делаются с проводными транзисторами. У них минимальная частота стартует от 5 Гц. Они боятся перегрузок, но способны поддерживать большие обороты при напряжении 220 В.

Устройства для болгарок на 800 Вт

Болгарки на 800 Вт работают с пускателями низкой частоты. Симисторы довольно часто применяются на 15 А. Если говорить про схему моделей, то стоит отметить, что у них используются расширительные транзисторы, у которых пропускная способность тока стартует от 45 мк. Конденсаторы используются с фильтрами и без них, а емкость у элементов равняется не более 3 пФ. Также стоит отметить, что пускатели отличаются по чувствительности.

Если рассматривать профессиональные болгарки, то для них подходят модификации на 400 мВ. При этом проводимость тока может быть низкой. Также существуют устройства с переменными транзисторами. Они быстро прогреваются, но не способны поддерживать большие обороты болгарки, а проводимость тока у них составляет около 4 мк. Если говорить про другие параметры, то номинальное напряжение стартует от 230 В. Минимальная частота у моделей с широкополосными симисторами составляет 55 Гц.

Пускатели для болгарок 1000 Вт

Пускатели для данных болгарок производятся на симисторах с перегрузкой 20 А. Стандартная схема устройства включает в себя триод, обкладку стабилизатора и три транзистора. Блок выпрямителя чаще всего устанавливается на проводной основе. Конденсаторы могут использоваться как с фильтром, так и без него. Минимальная частота обычной модели равняется 30 ГЦ. При сопротивлении 40 Ом пускатели способны поддерживать большие перегрузки. Однако могут возникнуть проблемы при низких оборотах болгарки.

Как сделать пускатель с симистора ТС-122-25

Сделать с симистором ТС-122-25 плавный пуск для болгарки своими руками довольно просто. В первую очередь рекомендуется заготовить контакторный резистор. Конденсаторы потребуются однополюсного типа. Всего в пускатель устанавливаются три элемента. Емкость одного конденсатора не должна превышать 5 пФ. Для повышения рабочей частоты припаивается контактор на обкладке. Некоторые эксперты говорят о том, что повысить проводимость можно благодаря фильтрам.

Блок выпрямителя используется с проводимостью от 50 мк. Он способен выдерживать большие перегрузки и сможет обеспечивать высокие обороты. Далее, чтобы собрать плавный пуск на болгарку своими руками, устанавливается тиристор. В конце работы модель подключается через переходник.

Сборка модели с симисторами серии VS1

Собрать на симисторе VS1 плавный пуск для болгарки своими руками можно при помощи нескольких блоков выпрямителя. Конденсаторы для устройства подходят линейного типа с емкостью от 40 пФ. Начинать сборку модификации стоит с пайки резисторов. Конденсаторы устанавливаются в последовательном порядке между изоляторами. Номинальное напряжение у качественного пускателя равняется 200 В.

Далее, чтобы сделать плавный пуск для болгарки своими руками, берется заготовленный симистор и припаивается в начале цепи. Минимальная рабочая частота у него должна составлять 30 Гц. При этом тестер обязан показывать значение 50 Ом. Если возникают проблемы с перегревом конденсаторов, то нужно использовать дипольные фильтры.

Модель для болгарок с регулятором КР1182ПМ1

Чтобы собрать с регулятором КР1182ПМ1 плавный пуск для болгарки своими руками, берется контактный тиристор и блок выпрямителя. Триод целесообразнее применять на два фильтра. Также стоит отметить, что для сборки пускателя потребуется три конденсатора с емкостью не менее 40 пФ.

Показатель чувствительности у элементов обязан составлять 300 мВ. Эксперты говорят о том, что симистор можно устанавливать за обкладкой. Также надо помнить, что пороговое напряжение не должно опускаться ниже 200 В. В противном случае модель не сможет работать при пониженных оборотах болгарки.

Схема устройства плавного пуска двигателя

Устройства плавного пуска двигателя  (софтстартер, мягкий или плавный пускатель) – это прибор, позволяющий добиться плавного разгона или плавной остановки электродвигателя, скоординировать его крутящий момент и момент нагрузки, а также понизить уровень пускового тока, что способствует экономии электроэнергии.

Устройство плавного пуска двигателя также уменьшает вероятность перегрева электродвигателей, способствует повышению их срока службы, защищает от рывков в механической части привода двигателя.

Выделяют УПП двух типов:

  • С открытым управлением – подача напряжения пуска происходит с задержкой во времени, вне зависимости от тока или скорости двигателя.
  • С контролем замкнутого контура – контроль осуществляется над любыми параметрами выходного сигнала двигателя, например, над текущим током или скоростью.

Устройство плавного пуска серии «Спринт» производства «РУСЭЛТ»

Принцип работы

Стандартная схема УПП – это набор контактов. Их положение меняется, соответственно, изменяется и параметр входного напряжения. При этом сердечники устройств часто импульсного типа. Электрические катушки расположены за контактами.

Работает УПП следующим образом. Управление напряжением, подаваемым на двигатель, с целью его плавного разгона или остановки, происходит путем изменения угла открытия тиристоров. В самом устройстве установлено 2 встречно-включенных тиристора для положительного и отрицательного полупериодов.

Сила тока в оставшейся без управления третьей фазе формируется из токов фаз под управлением. После настройки координация крутящего момента при пуске доводится до предельно низкой величины пускового тока.

Показатель тока самого двигателя снижается параллельно показателю пускового напряжения на пуске. Величина пускового момента снижается в квадратичном отношении к напряжению. Уровень напряжения контролирует пусковой ток и крутящий момент двигателя при его запуске или остановке.

В устройстве плавного пуска есть байпасные контакты, осуществляющие шунтирование тиристорных выпрямителей. Это понижает тепловые потери в них, а также снижает нагрев всего устройства, что обеспечивает его безопасную эксплуатацию. Сами контакты защищены от повреждений из-за тех или иных рабочих сбоев встроенной электронной дугогасительной системой.

Рекомендации по выбору УПП

При подборе устройства в первую очередь нужно исходить из технических характеристик используемого электродвигателя и интенсивности нагрузки. В зависимости от этого выделяют следующие пусковые характеристики:

  • Легкий режим – значение пускового тока не больше 4хIном
  • Тяжелый режим – нагрузка с большим показателем инерционного момента и с необходимым значением пускового тока не менее 4,5хIном (при времени разгона до 30 сек.)
  • Очень тяжелый режим – максимальное значение инерционного момента, со значением пускового тока более 6хIном и продолжительным временем разгона.

Для выбора модели софтстартера необходимо руководствоваться таблицей нагрузки в зависимости от применения. Посмотреть её вы можете здесь, в одном из наших материалов.

При выборе конкретной модели необходимо учитывать нагрузку на двигатель и частоту запусков. При невысоких нагрузках целесообразно приобретать приборы без обратной связи. При частых пусках и большой нагрузке рекомендуется купить устройство плавного пуска с обратной связью.

2 способа плавного пуска электроинструмента с обычной розетки


Владельцы ручного электроинструмента, как любители так и профессионалы, часто сталкиваются с его поломками. Не всегда это происходит по вине пользователя. Есть особенности, из-за которых это происходит вне зависимости от внешних факторов. Это зависит от технического совершенства изделия, его цены и области применения. Значительной части неисправностей можно избежать даже при использовании недорогих электроинструментов, если выполнить их несложную доработку, например, сделать плавный пуск.

Устройство

В болгарках без плавного пуска на обмотки коллекторного двигателя сразу подается напряжение сети 220 В, а для приведения его в рабочее состояние требуется повышенный пусковой ток. Устройство плавного пуска обеспечивает постепенное нарастание напряжения и соответственно, ток при запуске также не растет скачкообразно.

Обеспечить такой режим пуска возможно при использовании специальной электронной схемы. Основным компонентом ее является полупроводниковая микросхема, которая управляет другим, более мощным полупроводниковым прибором симистором, обеспечивающим подачу мощности на электропривод болгарки. Тиристоры микросхемы работают с задержкой питающего напряжения, до того момента пока конденсатор цепи не зарядится полностью. Принцип работы микросхемы удачно сочетается с обеспечением плавного пуска болгарок.

Микросхемы к1182, LM358

Наиболее известная микросхема для устройства плавного пуска к1182. Эта микросхема была создана еще в советские времена и сейчас ее не так просто найти. Существуют другие более доступные микросхемы, например, LM358. Многие современные болгарки в заводском исполнении устройства используют микросхему LM358.

Микросхема LM358

Особенности и срок службы

В ручных электроинструментах, таких как: болгарка(ушм), циркулярная пила, шуруповерт, дрель – используют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением.
Они могут работать на постоянном и на переменном токе.

Для их запитки в большинстве случаев используется обычная электросеть 230 В 50 Гц. Раньше для профессионального инструмента использовалась сеть 380 В. Теперь, с ростом мощности потребителей в однофазных сетях (офисы и жилой сектор), появились и профессиональные электроинструменты на 220 В.

Коллекторные двигатели имеют большой крутящий и пусковой моменты, компактны, легко изготавливаются на повышенное напряжение. Крутящий момент здесь является решающим. При невысокой массе машины он как раз подходит для ручного электроинструмента. Но у таких электромоторов имеются недостатки и слабые места. Одно из таких слабых мест – щеточный узел.

Щетки из прессованного графита с наполнителями трутся о медные пластины коллектора и подвергаются механическому износу и электроэрозии. Это приводит к увеличению искрения и повышает пожарную и взрывоопасность электроинструмента. Попадание минеральной пыли внутрь ускоряет износ. Хотя вентиляторы, предусмотренные конструкцией, выдувают воздух наружу, пыль и цемент могут легко попадать внутрь. Во время простоя, если инструмент неудачно положили, пыль легко попадает внутрь. На практике это постоянное явление.


Щетки электродвигателя из прессованного графита

Еще один недостаток электроинструмента – частые поломки редуктора. Это происходит как раз из-за большого пускового момента. Достоинство оборачивается недостатком. С поломкой редуктора приходится менять инструмент, ремонту они, обычно, не подлежат. К сожалению, промышленность, в стремлении снизить себестоимость продукции делает это за счет качества. Хочешь пользоваться хорошим электроинструментом – плати немалые деньги.

С последним недостатком как раз можно эффективно бороться плавным пуском. Многие производители делают это, но не всегда уделяют этому достаточно внимания. Хорошие регуляторы оборотов есть не у всех инструментов.

Принцип действия

Устройство плавного пуска в УШМ заводского исполнения находится внутри корпуса болгарки и соединяется контактами с кнопкой включения и обмотками статора электропривода. Требуется определенное время для выхода УШМ на номинальный режим и электромагнитное поле, создаваемое равномерно нарастающими силой тока и напряжением через обмотки статора, заставляет якорь привода болгарки плавно набирать обороты.

Для болгарок, где производителем не предусмотрено такое устройство, обычно в очень редких случаях удается скрыть его под корпусом болгарки. Наиболее часто оно выполняется в виде отдельного блока, обустроенного в разрыве цепи силового кабеля. Однако принцип действия от этого не меняется.

Сборка модели с симисториями серии VS1

Собирайте на Triac VS1 гладкий старт для дробилки своими руками можно с помощью нескольких выпрямительных блоков. Конденсаторы для устройства подходят для линейного типа мощностью 40 пФ. Начните сборку модификации с помощью пайки резисторов. Конденсаторы устанавливаются последовательно между изоляторами. Номинальное напряжение высококачественного стартера составляет 200 В.

Затем, чтобы сделать плавный старт для болгар своими руками, собранный симистор взят и припаян в начале цепи. Минимальная рабочая частота для него должна составлять 30 Гц. В этом случае тестер должен отображать значение 50 Ом. Если есть проблемы с перегревом конденсаторов, вам необходимо использовать дипольные фильтры.

Недостатки УШМ без плавного пуска

Аккумуляторная угловая шлифмашина Metabo W 18 LTX 125 602174850 с плавным пуском. Фото ВсеИнструменты.ру

Кроме обеспечивающих комфортные условия работы пользователю, болгарка с плавным пуском обладает рядом других достоинств.

  • Отсутствие во время плавного пуска болгарки большого пускового тока, который в разы превышает номинальное значение этого параметра во время работы, повышает надежность электрической части электроинструмента. В этом случае провода обмоток не испытывают перегрузок и не растрескиваются, ламели коллектора и щетки не подвергаются износу от повышенного искрения, в местах контакта не происходят процессы, ухудшающие соединение.
  • Во время равномерного повышения числа оборотов до номинального значения болгарка с плавным пуском не испытывает повышенных динамических нагрузок, которые возникают при его отсутствии. Мгновенный набор 6000 оборотов в минуту и более не проходит бесследно для шестеренчатой передачи и подшипниковых узлов. Они быстрее выходят из строя, поэтому болгарки без такого устройства чаще ремонтируются.

Стартеры для болгар 1000 Вт

Стартеры для этих болгар производятся на симисторах с перегрузкой 20 А. Стандартная схема устройства включает триод, стабилизатор и три транзистора. Выпрямительный блок чаще всего устанавливается на проводной основе. Конденсаторы могут использоваться с фильтром или без него. Минимальная частота обычной модели составляет 30 Гц. При сопротивлении 40 Ом пускатели способны поддерживать большие перегрузки. Однако проблемы могут возникать при низких оборотах болгар.

Как сделать блок пуска для электроинструмента

Существует достаточно много вариантов самостоятельного оборудования болгарки устройством плавного пуска. Некоторые из них представлены в авторских видео.

Блок пуска на базе микросхемы LM358

В следующем видео автор делится опытом самостоятельного изготовления платы блока плавного пуска по схеме, взятой из интернета, на базе микросхемы LM358. Корпус для платы автор изготовил из коробочки из-под шампуня, что говорит о богатой фантазии мастеров самодеятельного творчества. Автор не просто слепо скопировал схему из интернета, а доработал с заменой характеристик некоторых ее элементов: транзисторов, диодов, резисторов. Радиатор для охлаждения полупроводниковых приборов взят из магнитофона. Для того, чтобы была возможность разместить блок плавного пуска внутри корпуса болгарки, а не как в случае предложенного варианта, разработана плата меньшего размера.

Технология работ по изготовлению блока пуска

Автор следующего видео подробно описывает приемы работ, применяемые комплектующие и вспомогательные технологические материалы для изготовления устройства плавного пуска. Здесь в качестве базового элемента взята микросхема к1182. Технология не рассчитана на применение в качестве основы печатной платы, автор называет такую сборку технологией «навесного монтажа». При таком производстве работ кроме пайки применяется крепление отдельных элементов с помощью крепежных изделий, например, так крепится симистор к теплоотводу. Готовый блок пуска не универсален для всех болгарок. На двух отдельно взятых автором УШМ они выходили на режим за ощутимо разный промежуток времени.

Один из вариантов компоновки самодельного блока пуска

В качестве исходного варианта автор следующего видео выбрал известную в интернете сборку с микросхемой LM358.Так как собранный пусковой блок не поместился внутри корпуса болгарки, автор «упаковал» внутрь лишь симистор с радиатором, по причине хороших условий охлаждения от колеса вентилятора болгарки. Остальную часть блока вместе с микросхемой закрепил на корпусе УШМ.

Использование утюга в качестве дополнительной нагрузки для снижения оборотов болгарки

Этот способ не относится конкретно к теме плавного пуска болгарки. Однако, для понимания принципа действия электронного устройства диммер, который используется для регулировки мощности (или количества оборотов) болгарки вполне приемлем. В следующем видео утюг забирает определенную мощность у УШМ, тем самым снижая ее обороты.

Типовую схему блока пуска следует дорабатывать для каждого отдельного электроинструмента

Автор следующего видео рассказывает как оборудовал свою бытовую болгарку устройством плавного пуска для увеличения срока эксплуатации.

Важно: схема может отлично работать для регулировки яркости лампы, но для необходимого функционирования болгарки при пуске быть неспособной выполнять задачу. Для эффективной работы ее следует «настроить», а именно подобрать нужные величины резисторов, емкостей конденсаторов и возможно изменить характеристики полупроводниковых приборов.

Как приспособить в болгарке штатный диммер для регулировки оборотов

В следующем видео автор доработал кнопку включения (сделал ее подпружиненной) с целью использования возможностей покупного диммера для регулировки оборотов болгарки. После включения болгарки перемещением кнопки устанавливается требуемый режим оборотов. Диммер фиксирует этот режим и при повторном включении производится его установка.

Советы по выбору

Как правильно выбрать УШМ? Для этого стоит воспользоваться несколькими основными критериями.

Для выбора подходящего инструмента стоит определиться с конкретным видом работ, которые предстоит выполнять данным инструментом. Болгарки могут быть разных видов: сетевые, с аккумуляторами, бензиновые и пневматические.

Сетевые модели, пожалуй, распространены более всего. Такие болгарки работают от домашней сети, то есть – от простой розетки. Такие модели инструмента обладают высокой мощностью, компактностью и высокой скоростью вращения режущих дисков.

Но ограничение в работе с такой болгаркой связано с зависимостью от электросети. Например, при работе на улице не всегда поблизости есть розетка и приходится пользоваться различными удлинителями.

Аккумуляторные приборы лишены данного минуса. Они имеют специальное крепление для блоков питания, которые заряжаются от электросети. После зарядки работать таким инструментом можно без всяких проводов. Обычно такие болгарки имеют компактные размеры и небольшие диаметры режущих дисков. Как правило, стоят такие модели дороже стандартных инструментов. Также период их работы ограничен емкостью блока питания.

Бензиновые модели болгарок встречаются нечасто. Такие приборы отличаются крупными габаритами, ведь им необходим бак для топлива, а также двигатель внутреннего сгорания. Среди плюсов стоит выделить высокую мощность данных моделей, широкий спектр выбора дисков и автономность. К отрицательным аспектам относится их вес и объемность, высокий уровень шума и, конечно, дополнительные затраты на топливо для работы прибора.

Пневматические модели УШМ часто используются в производственных целях и очень редко для бытовых работ. Это необычные болгарки, которые работают от потока сжатого воздуха, нуждаются в специальном компрессоре. У таких моделей полностью исключена проблема перегревания, а период работы может быть ограничен только лишь человеческим фактором. Также такие модели являются самыми легкими и бесшумными.

Для несложных работ по обработке и шлифовке поверхностей подойдут легкие модели шлифовальных машин с небольшим диаметром режущего круга. Для работ по резке прочных материалов стоит подбирать более мощное и, соответственно, громоздкое оборудование с большим диаметром дисков. Диаметры дисков могут быть от 125 (минимальный размер) до 230 (максимальный размер) мм – то есть диапазон размеров довольно широкий. Универсальным диаметром режущего диска является 180 мм. Таким кругом можно и обрабатывать поверхности, и резать материал.

При выборе диска стоит провести внимательный визуальный осмотр. Даже небольшие повреждения и сколы могут привести к крайне печальным последствиям. К слову, почти 90% несчастных случаев при работе с болгаркой происходит по вине дефекта на режущих дисках.

Также важным критерием выбора является удобство работы. Болгарка должна быть снабжена удобными ручками, не должна выскальзывать из ладони и иметь большой вес. Многие болгарки имеют электронное реле для защиты от скачков напряжения и перегрузок. Это полезная функция, поэтому стоит выбирать инструмент с таким предохранителем.

Рекомендуется выбирать модели с функцией плавного запуска. Это поможет инструменту прослужить гораздо большее время, да и пользоваться болгаркой с такой функцией гораздо удобнее и безопаснее.

Как подключить, установка

Для пользователей болгарок, не имеющих навыков электромонтажных работ можно приобрести отдельно продающийся блок плавного пуска. Необходимо будет лишь правильно его установить. Существую два варианта размещения пускового устройства — внутри корпуса болгарки и, в случае невозможности, снаружи.

В следующем видео автор один из приобретенных блоков с помощью небольшой доработки корпуса болгарки разместил внутри его. Два провода блока пуска подсоединяются по следующей схеме: один провод к контакту выключателя, другой к обмотке статора электропривода.

В другом видео автору также удалось поместить приобретенный блок внутри болгарки. Однако схему подключения он выбрал другую — в разрыв сети. При этом не важно учитывать куда подсоединять «ноль», а куда «фазу».

РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ ДЛЯ ШЛИФОВАЛЬНОЙ МАШИНКИ

Рассказать в: На сегодняшний день в магазинах есть очень великий выбор электроинструмента. Все они отличаются как по цене, так и по функциональным возможностям и надежности. Почти у всех современных моделей електродрелей, лобзиков, шуруповертов есть регулятор оборотов. Но шлифмашины с такой возможностью встречается очень редко, а если и есть, то намного дороже. Чтоб не переплачивать лишнего, решил оснастить свою купленную давно болгарку регулятором оборотов. Для резки металла отрезным камнем регулятор в принципе не нужен, но для шлифовки корпусов в радиолюбительской практике он просто не заменим.


Принципиальная схема регулятора оборотов болгарки Итак, схема регулятора.

Как проверить

В домашних условиях перед сборкой болгарки с устройством плавного пуска неплохо проверить его на разрыв в цепи. В следующем видео проверяется устройство с тремя выводами. Обычно на корпусе пускового устройства имеется схема подключения. Здесь два провода сетевых, один идет к электроприводу. Если собрать цепь с индикаторной лампочкой, включив в нее устройство пуска, то определить разрыв в нем возможно загоранием/не загоранием индикаторной лампочки.

Стартеры для bulgariaks с симистором для 20 A

Устройства с симисторами 20 А подходят для профессиональных болгар. Многие модели используют контакторные резисторы. Прежде всего, они способны работать на высокой частоте. Максимальная температура стартера равна 55 градусам. Большинство моделей хорошо защищены. Стандартная конструкция устройства включает в себя использование трех контакторов емкостью 30 пФ. Эксперты говорят, что устройства отличаются своей проводимостью.

Минимальная частота пускателей составляет 35 Гц. Они могут работать в сети постоянного тока. Модификации подключаются через адаптеры. Для двигателей мощностью 200 Вт такие устройства хорошо подходят. Фильтры часто устанавливаются с триодами. Индекс чувствительности для них составляет не более 300 мВ. Проводные компараторы с системой защиты довольно распространены. Если рассматривать импортированные модели, то они имеют интегральный преобразователь, который устанавливается с изоляторами. Проводимость тока обеспечивается на уровне 5 мкм. При сопротивлении 40 Ом модель способна стабильно поддерживать высокие обороты.

Подключение цепей управления

Запуск и остановка электродвигателя реализуется двух- или трехпроводными схемами.

Старт привода производится нажатием кнопки. Остановка электрической машины осуществляется повторным нажатием.

При выборе трехпроводной схемы, плавный пуск и торможение двигателя осуществляется нажатием кнопок “старт” и “стоп”.

УПП этой модели позволяет настраивать пусковое напряжение в диапазоне от 30% до 75% от номинального значения электросети. По умолчанию выставлено 50% . Длительность нарастания и снижения напряжения регулируется в интервале от 2-х до 20 секунд. Эта величина определяет время разгона и остановки электрической машины.

Все электрические соединения выполняются кабелями с медными жилами, рекомендованных производителями марок и сечения. Настойки привода и программирование УПП проводятся в соответствии с алгоритмом, указанным производителем. Перед пробным пуском для проверки работоспособности привода необходимо проверить схему подключения и корректность настроек.

Понадобится

  • Микросхема – КР1182ПМ1.
  • R1 – 470 Ом. R2 – 68 килоом.
  • C1 и C2 – 1 микрофарад — 10 вольт.
  • C3 – 47 микрофарад – 10 вольт.

Макетная плата для монтажа компонентов схемы «чтобы не заморачиваться с изготовлением печатной платы». Мощность устройства зависит от марки симистора, который вы поставите. Например, среднее значение тока в открытом состоянии у разных симисторов:

  • BT139-600 — 16 ампер,
  • BT138-800 — 12 ампер,
  • BTA41-600 — 41 ампер.

Как сделать плавный старт по ушам. Плавный запуск и регулировка оборотов болгарки. Подключение функции плавного пуска

Плавный запуск любого электроинструмента очень важен по следующим причинам. Во-первых, это помогает защитить электрооборудование от поломки, что способствует более редкому выезду к ремонтникам, а это означает практически полное отсутствие простоев и повышение производительности труда. Во-вторых, наличие плавного пуска электродвигателя позволяет сэкономить деньги, которые можно было бы пойти на оплату труда ремонтников или покупку нового инструмента.

В данной статье будет рассмотрено изготовление плавного пуска электродвигателя своими руками на примере болгарки или другими словами углового шлифовального станка.

Зачем нужен блок плавного пуска

В связи с некоторыми конструктивными особенностями запуск болгарки приводит к появлению на устройстве динамических нагрузок . Поскольку масса диска, с которым осуществляется полезная работа, достаточно велика, коллекторный электродвигатель и редуктор устройства воздействуют мощными инерционными силами, что приводит к следующим негативным факторам:

  1. При запуске, который особенно режется, на силу инерции очень сильно влияет корпус устройства, что может привести к травме. : Вы просто не держите инструмент и не отпускаете его.Поэтому при запуске электродвигателя болгарка всегда держит его двумя руками.
  2. Во время пуска электродвигателя влияет перегрузка, вызванная источником высокого напряжения. К чему это приводит? В первую очередь страдает обмотка двигателя и ускоренные щетки, чего не будет, если изготовить блок для плавного пуска. В противном случае будьте готовы к тому, что в один не очень красивый день в моторе произойдет короткое замыкание из-за полного щеточного износа .Это, в свою очередь, заставит вас отправиться в ремонт или купить новый шлифовальный станок.
  3. Быстро подаваемый крутящий момент на редукторе при пуске приводит к ускоренному износу шестерен редуктора вашего шлифовального станка.
  4. Также имейте в виду, что резкий пуск болгарки может разрушить диск, осколки которого могут нанести серьезный вред, поэтому никогда не работайте без защитного кожуха.

Чтобы вам было более понятно, какие элементы шлифовального станка больше всего страдают от резкого вылета, посмотрите схему, представленную ниже.

Конечно, некоторые компании, производящие шлифовальные станки, еще на заводе комплектуют свои устройства блоком для плавного пуска. Однако оборудование плавного пуска — неотъемлемая роскошь для болгар, относящихся к бюджетному ценовому сегменту, поэтому, если вы не хотите покупать дорогой электроинструмент, то вам грозит опасность столкнуться с проблемами, которые были описаны выше.

Тем не менее выход есть и он довольно простой: сделать своими руками устройство для плавного пуска по одной из возможных схем.Если в корпусе вашего устройства есть свободное место, то можете воспользоваться готовым устройством для плавного запуска и поставить его на болгарку.

Сделать плавный пуск болгарки своими руками

Одна из наиболее часто используемых схем изготовления пускового устройства основана на микросхеме КР118ПМ1 и симисторах, составляющих силовую часть. По этой схеме можно сделать блок для плавного пуска, не обладая профильными навыками и глубокими знаниями в области электротехники.Важно только то, что вы сможете паять.

Графически эта схема выглядит следующим образом.

Самостоятельное устройство можно подключить к абсолютно любому электроинструменту. рассчитан на напряжение в двести двадцать вольт. Блок плавного пуска , созданный на основе данной схемы, опционально включает отдельную кнопку, и его можно подключить к штатному ключу шлифовального станка. Если у вашей болгарки внутри футляра есть свободное место, вы можете установить в него блок или сделать для него отдельный футляр и подключаться к электроинструменту через разрыв питающего кабеля.

Оптимальный вариант подключения блока плавного пуска А ваш шлифовальный станок будет следующий: на вход блока (разъем XS1) вы будете подавать напряжение от блока питания с напряжением двести двадцать вольт. Вилка от болгарки подключается к выходу блока (разъем XP1).

Принцип работы плавного пуска

  1. После нажатия кнопки включения шлифовального станка в цепи появляется схема, которая изначально направлена ​​на микросхему, которая обозначена на схеме выше как DA1.Конденсатор, регулирующий величину напряжения, постепенно увеличивает его до рабочего значения. Из-за работы конденсатора тиристоры в микросхеме открываются с некоторой задержкой и медленно передают напряжение в силовую часть на Simistors VS1.
  2. В описанном выше процессе возникают периоды, которые становятся все короче и короче, если отсчитывать их с момента запуска. В результате напряжение, подаваемое на шлифовальный станок, увеличивается медленно, а не скачкообразно, как это вызывает плавный запуск электродвигателя.
  3. Время, в течение которого двигатель набирает обороты, зависит от емкости используемого конденсатора C2. Как правило, мощности, равной сорока семи микрофрадам, вполне достаточно, чтобы болгарин плавно стартовал за две секунды. Обычно этого времени достаточно, чтобы снять перегрузку с электродвигателя и коробки передач.
  4. После того, как вы закончите работу и выключите устройство, резистор R1 своим сопротивлением разряжает конденсатор C1. Если номинал резистора R1 составляет шестьдесят восемь километров, разряд занимает всего три секунды.Затем вы снова можете использовать плавный стартер, потому что он будет готов к новому запуску болгарки.

Если вы хотите модернизировать блок до устройства Регулировка оборотов электродвигателя, то вместо постоянного резистора R1 сделайте переменный. В этом случае вы можете регулировать его сопротивление, то есть влиять на вращение мотора.

Симистор VS1 в вашем блоке Должен соответствовать следующим характеристикам:

  • Сила тока, минимально пропускаемого ими, составляет двадцать пять ампер.
  • Максимальное напряжение, на которое он рассчитан — четыреста вольт.

Эта проверенная многими мастерами схема была опробована на песочной машине мощностью два киловатта, и имеет запас мощности до пяти киловатт, что становится возможным за счет микросхемы КР118ПМ1.

Плавный запуск асинхронного двигателя — всегда сложная задача, потому что для запуска асинхронного двигателя требуется большой ток и крутящий момент, которые могут сжечь обмотку электродвигателя.Инженеры постоянно предлагают и внедряют интересные технические решения для преодоления этой проблемы, например, использование схемы включения, автотрансформатора и др.

В настоящее время такие методы используются в различных промышленных установках для бесперебойной работы электродвигателей.

Принцип работы асинхронного электродвигателя известен из физики, вся суть которого заключается в использовании разности частот вращения магнитных полей статора и ротора.Магнитное поле ротора, пытаясь догнать магнитное поле статора, способствует возбуждению большого пускового тока. Двигатель работает на полной скорости, при этом значение крутящего момента также увеличивается вслед за током. В результате обмотка агрегата может выйти из строя из-за перегрева.

Таким образом, становится необходимой установка устройства плавного пуска. UPP для трехфазных асинхронных двигателей позволяет защитить агрегаты от начального высокого тока и крутящего момента, возникающего из-за эффекта скольжения при работе асинхронного двигателя.

Преимущества применения схемы с устройством плавного пуска (УПП):

  1. понижающий пусковой ток;
  2. снижение затрат на электроэнергию;
  3. повышение эффективности;
  4. относительно невысокая стоимость;
  5. достижение максимальной скорости без ущерба для агрегата.

Как плавно завести двигатель?

Существует пять основных методов плавного пуска.

  • Высокий крутящий момент может быть создан путем добавления внешнего сопротивления цепи ротора, как показано на рисунке.

  • Используя включение в цепь автоматического трансформатора, можно поддерживать пусковой ток и крутящий момент за счет снижения начального напряжения. См. Рисунок ниже.

  • Прямой запуск — самый простой и дешевый способ, поскольку асинхронный двигатель подключается непосредственно к источнику питания.
  • Соединения по особой конфигурации обмотки — метод применим к двигателям, предназначенным для работы в нормальных условиях.

  • Использование UPP является наиболее продвинутым из всех перечисленных методов. Здесь полупроводниковые устройства, такие как тиристоры или тринистраторы, регулирующие скорость асинхронного двигателя, успешно заменяют механические компоненты.

Контроллер крена коллекторного двигателя

Большая часть бытовой техники и электроинструментов создается на базе коллекторного электродвигателя 220 В. Такая потребность объясняется универсальностью.Для агрегатов, питающихся от постоянного или переменного напряжения. Преимущество схемы заключается в обеспечении эффективной отправной точки.

Чтобы добиться более плавного пуска и иметь возможность устанавливать скорость вращения, применяются обороты.

Пуск электродвигателя своими руками можно произвести, например, таким образом.

Кому хочется напрячься, потратить деньги и время на переоборудование устройств и механизмов, которые так хорошо работают? Как показывает практика — много.Хотя не каждый в жизни сталкивается с промышленным оборудованием, оснащенным мощными электродвигателями, но, постоянно встречаются в повседневной жизни с не такими прожорливыми и мощными электродвигателями. Ну, лифтом, наверняка, пользовались все.

Электродвигатели и нагрузки — проблема?

Дело в том, что практически любые электродвигатели в момент пуска или остановки ротора испытывают колоссальные нагрузки. Чем мощнее двигатель и оборудование, приводящее их в движение, тем дороже стоит его запуск.

Наверное, самая значительная нагрузка, приходящаяся на двигатель во время пуска, это повторяющееся, хотя и кратковременное превышение номинального рабочего тока агрегата. Через несколько секунд электродвигатель выйдет на свой обычный оборот, потребляемый им ток также вернется к нормальному уровню. Для обеспечения необходимого электроснабжения приходится увеличивать мощность электрооборудования и токопроводящих магистралей , что приводит к их удорожанию.

При запуске мощного электродвигателя из-за его большого потребления происходит «просадка» питающего напряжения, что может привести к сбоям или выходу из строя оборудования, питающегося от одной линии.Ко всему прочему сокращается срок службы электросетевого оборудования.

При нештатных ситуациях, прогорании движущегося двигателя или его сильном перегреве, свойства трансформаторной стали могут измениться. Так что после ремонта двигатель потеряет до тридцати процентов мощности. В таких условиях он уже непригоден для дальнейшей эксплуатации и требует замены, что тоже не устраивает.

Зачем нужен плавный старт?

Казалось бы, все правильно, и оборудование рассчитано на это.Вот только всегда есть «но». В нашем случае их несколько:

  • в момент пуска электродвигателя ток питания может превышать номинальный в четыре с половиной или в пять раз, что приводит к значительному нагреву обмоток, а это не очень хорошо;
  • Запуск двигателя прямым включением приводит к появлению бэров, которые в первую очередь влияют на плотность одних и тех же обмоток, увеличивая трение проводников во время работы, ускоряет разрушение их изоляции и со временем может привести к межчувствительному замыканию ;
  • вышеупомянутые рывки и вибрация передаются на весь приводимый агрегат.Это уже совершенно нездорово, потому что может привести к повреждению его движущихся элементов : зубчатых передач, приводных ремней, конвейерных лент или просто представить себя в тряпочном элеваторе. В случае насосов и вентиляторов это риск деформации и разрушения турбин и лопаток;
  • Не стоит забывать и о продукции, возможно, находящейся на производственной линии. Они могут упасть, рассыпаться или разбиться из-за такого рывка;
  • ну и, наверное, последний из моментов, заслуживающих внимания, это стоимость эксплуатации такого оборудования.Речь идет не только о дорогостоящем ремонте, связанном с частыми критическими нагрузками, но и о ощутимом количестве неэффективно расходуемой электроэнергии.

Казалось бы, все вышеперечисленные сложности присущи только мощному и громоздкому промышленному оборудованию, однако это не так. Все это может стать головной болью любого обывателя. В первую очередь это касается электроинструмента.

Особенности использования таких агрегатов, как электроловка, дрели, шлифовальные машины и т.п., предполагают многократные циклы пуска и остановки в течение относительно короткого промежутка времени.Такой режим работы в той же степени влияет на их долговечность и энергозатратность, как и на их промышленных собратьев. При этом не следует забывать, что системы плавного пуска не могут регулировать обороты двигателя или реверсировать их направление. Также невозможно увеличить начальную точку или уменьшить ток ниже того, который требуется для запуска вращения ротора электродвигателя.

Видео: Плавный пуск, регулировка и защита Ассортимент. Двигатель

Варианты систем плавного пуска электродвигателей

Система звезда-треугольник

Одна из наиболее широко используемых систем для пуска промышленных асинхронных двигателей.Главное преимущество — простота. Двигатель запускается при переключении обмоток системы «Звезда», после чего при установке стандартных оборотов автоматически переключается на переключение «Треугольник». Такой вариант пуска позволяет добиться тока почти на треть ниже , чем при прямом пуске электродвигателя.

Однако этот метод не подходит для механизмов с малой инерцией вращения. Это, например, включает вентиляторы и небольшие насосы из-за небольших размеров и массы их турбин.В момент перехода от конфигурации «Звезда» к «Треугольнику» резко снизят обороты или вовсе остановятся. В результате после переключения электродвигатель по сути запускается. То есть в конечном итоге вы не только добьетесь экономии двигателя, но и, скорее всего, получите перерасход электроэнергии.

Видео: Подключение трехфазного асинхронного электродвигателя звездой или треугольником

Электронная система плавного пуска электродвигателя

Плавный запуск двигателя может производиться с помощью имитаторов, включенных в цепь управления.Возможны три схемы этого включения: однофазная, двухфазная и трехфазная. Каждый из них отличается своими функциональными возможностями и конечной стоимостью соответственно.

С помощью таких схем обычно выявляется для снижения пускового тока до двух-трех номинальных. Кроме того, можно уменьшить существенный нагрев, присущий вышеупомянутой системе «Triangle Star», что способствует увеличению срока службы электродвигателей. Благодаря тому, что управление запуском двигателя происходит за счет снижения напряжения, разгон ротора осуществляется плавно, а не скачкообразно, как в других схемах.

В целом на плавный запуск двигателя ставится несколько ключевых задач:

  • основная — снижение пускового тока до трех-четырех номинальных;
  • снижение питания двигателя, при наличии соответствующего питания и проводки;
  • улучшение пусковых и тормозных параметров;
  • Аварийная защита сети от токовых перегрузок.

Однофазная схема пуска

Схема предназначена для пуска электродвигателей мощностью не более одиннадцати киловатт.Примените эту опцию, если вы хотите смягчить удар при запуске, а торможение, плавный старт и снижение тока падения не имеют значения. В первую очередь из-за невозможности организации последнего по такой схеме. Но из-за удешевления производства полупроводников, в том числе симисторов, они были сняты с производства и встречаются редко;

Двухфазная схема пуска

Эта схема предназначена для регулирования и пуска двигателей мощностью до двухсот пятидесяти ватт.Такие системы плавного пуска иногда оснащаются байпасным контактором Для уменьшения мощности прибора, однако, это не решает проблему несимметрии фазной мощности, которая может привести к перегреву;

Схема трехфазного пуска

Данная схема является наиболее надежной и универсальной системой плавного пуска электродвигателей. Максимальная мощность, контролируемая таким устройством двигателя, ограничивается исключительно максимальной температурой и электрической выносливостью применяемых симисторов.Его универсальность позволяет реализовать множество функций , таких как: динамический тормоз, обратный захват хода или уравновешивание предела магнитного поля и тока.

Важным элементом последней из упомянутых схем является шунтирующий контактор, о котором говорилось ранее. Он позволяет обеспечить правильный тепловой режим плавного пуска электродвигателя , после вывода двигателя на штатные рабочие обороты, не допуская его перегрева.

Существующие в настоящее время устройства для плавного пуска электродвигателей, помимо вышеперечисленных свойств, рассчитаны на их взаимодействие с различными контроллерами и системами автоматизации.Возможность включения команды оператора или глобальной системы управления. При таких обстоятельствах в момент включения нагрузок возможно появление помех, которые могут привести к сбоям в работе автоматики, а значит, необходимо позаботиться о системах защиты. Использование схем плавного пуска позволяет значительно снизить их эффект.

Плавный запуск своими руками

Большинство вышеперечисленных систем практически не применимы в бытовых условиях.В первую очередь по той причине, что в домашних условиях мы крайне редко используем трехфазные асинхронные двигатели. А вот коллекторные однофазные двигатели — даже исключить.

Схем устройства плавного пуска двигателя довольно много. Выбор бетона зависит исключительно от вас, но в принципе, обладая определенными знаниями в области радиотехники, умелыми руками и желанием, вполне вы сможете собрать приличный самодельный стартер , который продлит жизнь вашим электроинструментам и бытовой технике на долгие годы. .

Особенности конструкции некоторых инструментов, например углового шлифовального станка, влекут за собой сильное влияние на двигатель устройства динамической нагрузки. Для исключения неравномерных нагрузок на электроприбор и его составные части рекомендуется приобрести или изготовить устройство плавного пуска (УПП).

общая информация

В электроинструментах, рабочая часть которых представлена ​​диском, вращающимся с высокой скоростью, в начале их работы на оси редуктора действует сила инерции. Этот удар влечет за собой следующие отрицательные моменты:

  1. Инерционный рывок, создаваемый в результате нагрузки на ось при резком старте, может выхватить агрегат из рук, особенно при использовании дисков большого диаметра и массы;

Важно! Из-за таких инерционных рывков при работе со стальными и алмазными дисками необходимо держать инструмент двумя руками и быть готовым к его удержанию, так как в противном случае можно получить травму при поломке узла.

  1. Резкое появление рабочего электрического барьера на двигателе создает большую перегрузку по току, которая возникает после того, как агрегат набрал минимальное значение оборотов. Влечет за собой перегрев обмотки мотора и быстрый износ щеток. Частое включение и выключение инструмента может привести к короткому замыканию, так как велика вероятность заправки изоляционного слоя обмоток;
  2. Резкий набор оборотов ЭСМ или дисковой пилы из-за большого крутящего момента приводит к быстрому износу зубчатой ​​передачи.Иногда возможно включение редуктора или даже преклонение зубами;
  3. Перегрузка, воспринимающая рабочий диск на себе при резком запуске, может привести к его разрушению. Наличие защитных чехлов на таких электроинструментах обязательно.

Важно! При запуске болгарки открытая площадка кожуха должна находиться в противоположной от человека стороне для защиты от разлетающихся осколков с возможным разрушением рабочего диска.

Для уменьшения вредного воздействия резкого и динамичного пуска производители электроинструментов выпускают модели со встроенными функциями плавного пуска и оборотов.

Для информации. Такие устройства встраиваются агрегатами из средней и высокой ценовых категорий.

Устройство регулятора плавного пуска и поворота отсутствует во многих экземплярах электроинструмента, который имеется в большинстве хозяйств. Если приобрести мощную технику (диаметр рабочего диска более 20 см) без УПП, резкий запуск двигателя повлечет за собой механику и электрофокус, держать такой агрегат в руках тоже сложно. при включении.Установка УПП — единственный выход.

На рынке комплектующих к электроинструментам представлено множество моделей уже готовых блоков регуляторов плавного пуска и оборотов.

Готовое устройство плавного пуска для электроинструмента можно установить как внутри корпуса при наличии свободного места, так и подключить кабель питания в разрыв. Однако можно не покупать готовое изделие, а сделать его своими руками, так как схемы этого устройства достаточно.

Самостоятельное изготовление УПП

Для изготовления популярнейшего устройства плавного пуска электроинструмента на базе платы CR1182PM1PB потребуются следующие инструменты и материалы:

  • паяльник с припоем;
  • микросхема регулировки фазы КР1182ПМ1Р; Резисторы
  • ;
  • конденсаторы;
  • симисторов;
  • прочие вспомогательные элементы.

В устройстве, которое получено по схеме выше, управление происходит посредством платы CR1182PM1R, а симисторы выступают в роли силовой части.

К достоинствам данной сборки УПП можно отнести следующие признаки:

  • простота;
  • Нет необходимости в дополнительных настройках после сборки УПП; №
  • Устройство плавного пуска может быть установлено в электроинструмент любого типа и модели, рассчитанный на переменный электрический барьер на 220 В;
  • Отсутствие требований по удалению отдельной кнопки включения — конечный агрегат приводится в движение штатным ключом;
  • возможность установки такого блока внутри оборудования или в разрыв кабеля питания собственным корпусом;
  • Сделать такое устройство сможет любой отечественный мастер, владеющий азами пайки и считывания микросхем.

Рекомендация. Самый практичный вариант подключения UPP — это подключить его к розетке, которая служит источником питания для электроинструментов. Для этого необходимо будет подключить устройство (слот XS1 на схеме) для подключения питающей розетки и ввести вход (разъем XP1 на схеме) для подачи питания напряжением 220В.

Принцип работы УПП

Принцип работы такого блока плавного пуска, установленного в болгарке, состоит из следующих процессов:

  1. После нажатия кнопки запуска на болгарке подается напряжение на микросхема;
  2. На контрольном конденсаторе (C2) происходит процесс плавного увеличения электрической дисперсии: при зарядке этого элемента он достигает рабочих характеристик;
  3. Тиристоры, входящие в состав платы управления, открываются с задержкой, которая зависит от времени полного заряда конденсатора;
  4. Simistor (VS1) управляется тиристорами и открывается с такой же задержкой;
  5. В каждой половине периода переменной мощности эта пауза уменьшается, что приводит к ее плавному приложению к входу рабочего блока;
  6. После выключения болгарки конденсаторный элемент разряжается сопротивлением резистора.

Именно указанные процессы определяют плавный пуск болгарки, что дает возможность исключить инерционные удары коробки передач за счет постепенного увеличения оборотов диска.

Время, в течение которого электроинструмент набирает рабочее число оборотов, определяется только емкостью управляющего конденсатора. Если, например, конденсаторный элемент будет иметь емкость 47 мкФ, то плавный пуск будет обеспечен за 2-3 секунды.Такого времени достаточно для того, чтобы начало использования инструмента произошло комфортно, а сам он не подвергался ударным нагрузкам.

Если сопротивление резистора равно 68 кОм, то время разряда конденсатора составит примерно 3 секунды. Если вы пройдете временной интервал, устройство плавного пуска полностью готово к следующему циклу запуска электроинструмента.

На заметку. Эту схему можно подвергнуть небольшой доработке, которая добавит устройству плавного пуска даже функцию регулятора оборотов.Для этого необходимо заменить обычный резистор (R1) на переменный вариант. Управляя сопротивлением, вы можете регулировать мощность электродвигателя, изменяя количество его оборотов.

Остальные элементы схемы предназначены для следующего:

  • резистор (R2) отвечает за управление величиной мощности электрического потока, протекающего через вход симистора;
  • Конденсатор
  • (С1) — один из дополнительных компонентов системы управления системы управления CR1182PM1R, используемый в схеме включения типа.

Советы по сборке конструкции и выбору материалов:

  1. Легкость монтажа и компактность будущего изделия можно обеспечить припаивкой конденсирующих элементов и резисторов непосредственно к ножкам платы управления;
  2. Симистор необходимо выбирать с минимальным электротоксом передачи 25 А и электротоком не более 400 В. Величина электрического потока будет полностью зависеть от мощности двигателя электроинструмента;
  3. За счет плавного пуска агрегата сила тока не будет больше номинальных показателей, установленных производителем.В некоторых случаях, например заграничного рабочего диска рабочего, может потребоваться дополнительный запас электроплиты, соответственно, лучше выбрать сормистор с рабочим током, равным двойному значению номинального. стоимость инструмента;
  4. Мощность ЭСМ или другого типа инструмента при работе с устройством плавного пуска по схеме CR1182PM1R не должна превышать 5000 Вт. Такое состояние связано с особенностями работы платы.

Существуют и другие схемы плавного пуска электроинструментов и самых разных двигателей, спрямленных друг от друга по всем параметрам: от способа установки и внешнего вида до способа соединения и составных компонентов.

Для информации. Описанная выше схема является наиболее простой и применяется повсеместно, так как доказала свою работоспособность и надежность.

Устройство плавного пуска для электроинструментов — ремонт по ремонту и полная защита основных узлов устройства. Перед каждым стоит выбрать: купить УПП или сделать самому. Если есть какие-то знания в области электротехники и пайки радиодеталей, рекомендуется выполнить самостоятельную сборку, так как это надежно и просто.В противном случае его следует приобрести в любом специализированном магазине или на радиостанции, готовой адаптироваться к плавному запуску электроинструмента.

Видео

Недостатком маленьких дешевых болгарок является отсутствие плавного пуска и регулировки оборотов. Все, кто включил в сеть мощный электроприбор, заметили, как в этот момент падает яркость сетевого освещения. Это связано с тем, что мощные электроприборы в момент запуска потребляют огромный ток, соответственно посылает напряжение в сети.Сам инструмент может выйти из строя, особенно китайский с ненадежными обмотками.

Система плавного пуска защитит как сеть, так и инструмент. Также не будет сильной отдачи (толчка) во время включения. А регулятор револьвера позволит работать долго, не перегружая инструмент.

Представленная схема взята из промышленного образца, установленного на дорогостоящих устройствах. Его можно использовать не только для болгарки, но и для дрели, фрезерного станка и т. Д., Где находится коллекторный двигатель.Для асинхронных двигателей схема не подойдет, там потребуется преобразователь частоты.

Сначала покрасил печатную плату для системы плавного пуска, без компонентов для регулировки оборотов. Это сделано специально, т.к. в любом случае ручка должна отображаться с проводами. Имея схему, каждый поймет, к чему подключаться.

В схеме управляющим элементом является сдвоенный операционный усилитель LM358, через транзистор VD1 управляющий симистором мощности BTA20-600.В магазине не брал, а поставил БТА28 (посильнее). Для инструмента до 1кВт подойдет любой симистор с напряжением более 600В и током 10-12а. Схема имеет мягкий пуск, то пусковые токи не мажут такой симистор. В процессе эксплуатации симистор нагревается и его следует установить на радиатор.

Известно, что явление самоиндукции, которое наблюдается при размыкании цепи с индуктивной нагрузкой. В нашей схеме цепь R1-C1 выходит из самоиндукции при выключении болгарки и защищает симистор от пробоя.R1 от 47 до 68 Ом, мощностью 1-2Вт. Конденсатор пленочный на 400В.

Резистор R2 обеспечивает ограничение тока для низковольтной части цепи управления. Сама эта деталь является нагрузочным и в какой-то мере стабилизирующим звеном. Из-за этого после резистора нельзя стабилизировать питание. Хотя есть вариант такой же схемы с дополнительной стабилизацией. Я его не ставил, т.к. напряжение питания микросхемы, так, в пределах нормы.

Возможная замена маломощных транзисторов указана под схемой.

Регулировка регулировки производится с помощью многооборотного резистора R14, а основная регулировка — резистора R5. Схема регулирует мощность не от 0, а только от 30 до 100%. Если нужен более простой мощный регулятор от 0, то можно собрать проверенный годами вариант. Правда для болгарки минимальная мощность бессмысленна.

Регуляторы пониженного напряжения

Регуляторы пониженного напряжения …

В начале этой темы мы предлагаем вам пару статей, которые подходят для нашего обсуждения.Оба они представляют собой «официальные документы» по пускателям пониженного напряжения двух основных производители. Один от Rockwell International (Аллен Брэдли), а второй от Eaton Corporation (Катлер-Хаммер). Обе статьи являются отличными, и хотя они довольно технические, они могут поможет вам понять и правильно применить электромеханический или твердотельный пускатель пониженного напряжения в вашем проекте. Вы можете щелкнуть соответствующую ссылку, чтобы открыть и прочитать статьи.

Название «Контроллер пониженного напряжения» не требует пояснений. Устройство понижает (снижает) напряжение, подаваемое на двигатель при запуске.

Есть несколько причин, по которым может потребоваться снизить пусковое напряжение. Одна из критических проблем — снизить ударную нагрузку, которой подвергается двигатель и приводимое им оборудование. при запуске. Иногда это значение может быть очень высоким и приводить к повреждению как двигателя, так и приводного оборудования.Другая причина — уменьшить «пусковой ток», возникающий при запуске.

Для работы электродвигателей требуется значительный электрический ток. Сам двигатель требует большой мощности, но когда мы добавляем нагрузку на приводимое оборудование, скажем, тяжелый маховик, пусковой ток может пройти «через крышу» и существовать в течение значительного количества времени. Но при использовании «пониженного» напряжения пусковой ток намного ниже и мы можем отрегулировать время запуска, чтобы позволить двигателю достичь «почти рабочей скорости».«Дополнительным преимуществом является то, что наши счета за электроэнергию снижаются, поскольку« спрос », измеренный коммунальной компании, остается ниже. Для больших двигателей пуск при пониженном напряжении имеет огромные преимущества.

Типовые методы запуска

К наиболее распространенным методам пуска при пониженном напряжении для трехфазных двигателей относятся:

  • Пуск с сопротивлением первичной обмотки, при котором блок сопротивления соединен последовательно со статором для уменьшения пускового тока.

  • Пуск по сопротивлению аналогичен пуску с первичным сопротивлением, за исключением того, что в нем используются реакторы, включенные последовательно с обмотками двигателя, а не резисторы.

  • Пуск автотрансформатора или компенсатора использует дополнительные контакторы и специальный трансформатор с несколькими ответвлениями, что позволяет выбирать пусковые напряжения.Ручное или автоматическое переключение между выводами автотрансформатора дает пониженное пусковое напряжение.

  • Пуск со звезды на треугольник — очень распространенный метод пуска при пониженном напряжении. Статор двигателя соединен звездой для пуска и треугольником для работы. Это требование означает, что электродвигатель должен иметь определенные выводы обмотки, подведенные к клеммной коробке.3-выводный двигатель (для подключения с одним напряжением) не может использоваться для этого типа пуска.

  • Пуск с частичной обмоткой использует тот факт, что обмотки статора двигателя состоят из двух или более цепей; эти отдельные цепи подключены к линии последовательно для запуска и параллельно для нормальной работы.Это дополнительный метод пуска, который НЕ будет работать с 3-выводными двигателями.

  • Пускатели твердотельных двигателей работают почти на ВСЕХ трехфазных электродвигателях. Пусковые токи регулируются и содержат регулируемые датчики тока для защиты от перегрузки. Это обеспечивает пониженное напряжение и постепенный запуск двигателей.

Подробная информация о контроллерах пониженного напряжения

Устройства пониженного напряжения, звезда-треугольник и устройства плавного пуска подключают двигатель к источнику питания через устройство понижения напряжения и постепенно или ступенчато повышают подаваемое напряжение.

Общие характеристики и причины использования пускателей с пониженным напряжением применимы ко всем различным типам, поэтому мы поместим эту информацию здесь, в раздел общей информации.

Пускатели пониженного напряжения

используются для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в ситуациях, когда требуется ограниченный крутящий момент для предотвращения повреждения приводного оборудования. Эти стартеры также используется для ограничения броска тока, чтобы предотвратить чрезмерные нарушения в линии питания.

В некоторых случаях желательно ограничить пусковой ток электродвигателя, например, когда энергосистема не имеет возможности для пуска при полном напряжении. Другой случай, когда запуск полного напряжения может вызвать серьезные нарушения в сети, например, в цепях освещения или электронных цепях с одновременным запуском нескольких двигателей, или когда двигатель удален от источника питания.

Специальные пускатели требуются для очень высокоинерционных нагрузок с длительными периодами разгона или в тех случаях, когда энергетические компании требуют, чтобы скачки тока ограничивались определенными приращениями. через указанные промежутки времени.В таких ситуациях пускатели пониженного напряжения могут быть рекомендованы для двигателей с номинальной мощностью всего 5 лошадиных сил.

Пуск с пониженным напряжением должен использоваться для приводных механизмов, в которых внезапный высокий пусковой крутящий момент или удар от внезапного ускорения могут нанести ущерб управляемой нагрузке. Среди типичных применений — те, где ременные передачи могут проскальзывать или где большие шестерни, лопасти вентилятора или муфты могут быть повреждены из-за внезапного запуска.Следует отметить еще один случай — конвейер, где такой первоначальный быстрый запуск приведет к «разливу» транспортируемого продукта или к опрокидыванию контейнеров на линии.

Пускатели первичного сопротивления

В пускателях первичного резисторного типа используется простой и распространенный метод пуска двигателя при пониженном напряжении. В этом методе резистор подключается последовательно в линиях к мотор.По мере прохождения тока через резисторы происходит падение напряжения, и напряжение на клеммах двигателя уменьшается на эту величину. В результате снижается пусковая скорость двигателя и ток. Как мотор ускоряется, ток через резистор уменьшается, уменьшая падение напряжения и увеличивая напряжение на выводах двигателя. Плавное ускорение достигается постепенно. увеличение крутящего момента и напряжения. В некоторых конструкциях линейные резисторы имеют «ответвления», что позволяет пользователю «регулировать» пусковое напряжение.

Сопротивление отключается, когда двигатель достигает определенной скорости. Затем двигатель подключается для работы от полного линейного напряжения. Введение и снятие сопротивления в моторе пусковая схема может выполняться вручную или автоматически.

В автоматических пускателях с первичным резистором

может использоваться одна или несколько ступеней ускорения, в зависимости от размера управляемого двигателя. Эти стартеры обеспечивают плавный разгон. без скачков тока в сети, которые обычно возникают при переключении автотрансформаторных пускателей пониженного напряжения.

Пускатели с первичным резистором обеспечивают пуск с закрытым переходом. Это означает, что двигатель никогда не отключается от сети с момента его первого подключения до момента запуска двигателя. при полном линейном напряжении. Эта функция может быть важна в системах электропроводки, чувствительных к изменениям или скачкам напряжения.

Пускатели с первичным резистором потребляют энергию, которая рассеивается в виде тепла. Из-за выделяемого тепла резисторы обычно располагаются «вне» шкафа стартера.

Пускатели первого реактора

Пускатель первичного реактора является дубликатом пускателя первичного резистора, за исключением того, что резисторы заменены индуктивными реакторами. Так что упростите … прочтите предыдущее в разделе «Пускатель первичного резистора», и каждый раз, когда вы сталкиваетесь с термином «резистор», заменяйте его на «реактор».

Стартеры автотрансформатора

Когда трехфазный двигатель запускается при пониженном напряжении методом линейного сопротивления или линейного реактивного сопротивления, линейный ток и ток двигателя, конечно, одинаковы.Стартовый ток будет меньше, чем при пуске от полного напряжения, только в той степени, в которой на сетевых резисторах или сетевых реакторах будут падать напряжение. Автотрансформаторный способ запуска, с другой стороны, подает на двигатель пониженное напряжение за счет действия трансформатора, а это означает, что сетевой или первичный ток будет уменьшен во время последовательности запуска. так же, как понижается вторичное напряжение.

Два или более контактора могут использоваться для обеспечения пуска двигателя при пониженном напряжении. При использовании автотрансформатора на клеммах двигателя присутствует более низкое напряжение, что снижает вероятность запуска. крутящий момент и пусковой ток. Как только двигатель наберет часть своей скорости при полной нагрузке, стартер переключается и подает полное напряжение на клеммы двигателя. Поскольку автотрансформатор выдерживает сильный пусковой ток двигателя только в течение нескольких секунд, устройства могут быть намного меньше по сравнению с оборудованием с постоянным номиналом.Переход между сокращенным и полным напряжение может быть основано на прошедшем времени или срабатывать, когда датчик тока показывает, что ток двигателя начал уменьшаться. Автотрансформаторные пускатели были запатентованы еще в 1908 году.

Автотрансформаторный пуск использует автотрансформаторы с ответвлениями в схеме открытого треугольника для снижения напряжения двигателя. Стандартные отводы напряжения находятся в точках, обеспечивающих напряжение двигателя 50, 65 и 85 процентов от полной номинальной стоимости.

На схеме выше показана внутренняя проводка цепи пуска автотрансформатора. Обратите внимание, что станция СТАРТ (S1) — СТОП (S0) и ее реле и катушки контактора работают. от одной из фаз линейного напряжения и нейтрали (или второй фазы линейного напряжения). В большинстве случаев эту схему можно заменить добавлением «управляющего трансформатора», первичная обмотка которого подключается к двум фазным линиям, а вторичная обмотка (низкое напряжение) подает управляющую мощность на кнопки и катушки реле.

Из-за требования к этому методу пуска «трех контакторов» два контактора, ПУСК (К2) и ПУСК (К3), «механически заблокированы» в дополнение к «электрически». заблокирован ». Это добавляет уровень фазовой защиты для предотвращения короткого замыкания в случае выхода из строя электрических блокировок.

При нажатии кнопки СТАРТ (S1), K5 (реле контактора) и K4 (реле времени) включаются и запечатываются контактом на реле K5.Мгновенный контакт на Таймер К4 замыкается и включает контактор К1, замыкающий контактор «звезда» трансформатора. Вспомогательный контакт на K1 замыкается, запитывая контактор K2 (трансформатор), который подает напряжение трансформатор и подает пусковую мощность на двигатель.

Во время этого набора замыканий контактов реле времени K4 работает, и время сокращается. Когда цикл отсчета времени завершается, «синхронизированный контакт» замыкается, активируя ОСНОВНОЙ ЗАПУСК. контактор, К3.Контактор K3 включается, и его вспомогательный контакт размыкает цепь пускового контактора K2. Поскольку K2 и K3 «механически» заблокированы, когда K3 работает, K2 обесточивается. и открывает пусковое питание трансформатора. Контактор K3 теперь включен и подает ПОЛНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЛИНИИ на двигатель.

При нажатии кнопки СТОП (S0) размыкается цепь катушки, ведущая к реле K4 и K5, что, в свою очередь, размыкает цепи катушки для всех контакторов, и двигатель останавливается.

Пускатели звезда-треугольник

Во-первых, давайте объясним реальность «звезда-треугольник», заключающаяся в том, что есть два разных «метода» пуска в пределах одного этого типа пуска с пониженным напряжением.

Первым и, вероятно, наиболее распространенным методом является «открытый переход» метод пуска звезда-треугольник.Это требует трех (3) контакторов для завершения процесс. При переключении с схемы звезды (пуск) на последовательность треугольника (работа), питание будет полностью отключено от выводов двигателя, и будет случай «движение по инерции» в течение этого периода без мощности. Не вдаваясь в технические подробности, ротор и статор двигателя будут создавать магнитное поле. Эти поля НЕ обязательно быть в синхронизации. Если это так, когда контактор Delta (работа) замкнут, эти конкурирующие магнитные поля вызовут хаос в линии питания и обмотках двигателя.А также Хотя это звучит ужасно, это все же самый распространенный стартер типа Уай-Дельта.

Второй способ запуска называется «Закрытый переход». В этой конструкции четвертый (4) контактор добавлен к силовой цепи вместе с некоторой мощностью резисторы. Затем, когда происходит переключение между фазами запуска и запуска процесса, на четвертый контактор подается питание, и резисторы поглощают ток повреждения, вызванный рассинхронизированными магнитными полями.На двигатель НИКОГДА не подается питание на его обмотки, поэтому влияние разрушающих помех в линии электропередач сводится к минимуму.

Схема управления и питания звезда-треугольник

Эксплуатация и работа автоматического пускателя звезда-треугольник

На диаграмме выше мы видим, что управляющая мощность подключена к сети от фаз B и C.В большинстве случаев компании устанавливают в этот конфигурации, чтобы уменьшить управляющую мощность с линейного напряжения до 120 В переменного тока или 24 В переменного тока в качестве меры безопасности.

Работа стартера описывается следующим образом:

Оператор нажимает кнопку СТАРТ. Затем мощность будет проходить через замкнутый контакт кнопки СТОП, через (сейчас) замкнутый контакт кнопки ПУСК, через катушка ГЛАВНОГО контактора и замкнутый контакт реле перегрузки.Это активирует ГЛАВНЫЙ контактор и замыкает его силовые контакты на трех выводах двигателя. Когда ГЛАВНЫЙ контактор замыкается, его вспомогательный контакт (М-1) замыкается параллельно контакту кнопки ПУСК, которая «замыкает» цепь главного контактора, и Оператор теперь может убрать палец с кнопки мгновенного контакта СТАРТ.

Во время этой последовательности цепь управления также замыкается на катушке ТАЙМЕРА (TD1).Когда катушка возбуждает, он начинает свой временной цикл. В то же время цепь замыкается через замкнутый синхронизированный контакт (TD1-2) таймера и нормально замкнутый вспомогательный контакт. (R-1) контактора RUN (R) к катушке контактора START (S). Через эту цепь контактор ПУСК получает питание, его полюса питания замыкаются, а обмотки Двигатели подключены к линиям электропередачи по схеме звезды.Мотор ЗАПУСКАЕТСЯ!

После запуска цикла отсчета времени, когда была нажата кнопка START, он был запущен во время ускорения процесса запуска двигателя. После завершения цикла, обычно от 5 до 10 секунд (в зависимости от характеристик нагрузки), временные контакты TD1-1 и TD1-2 изменяют состояние. TD1-2 размыкает и отключает цепь к катушке контактора ПУСК (S), что приводит к размыканию цепи питания к подключенным выводам двигателя. (соединение звезды).Мотор теперь обесточен и будет «накатом». Однако в то же время контакт таймера TD1-1 замкнулся и замкнул цепь на катушке RUN. (R) контактор. Это активирует контактор RUN, заставляя его полюса питания замыкаться и подключать двигатель к линии питания в конфигурации треугольника. Последовательность запуска двигателя теперь завершено, и двигатель работает на полную мощность.

Обратите внимание на схему, что цепи катушек контакторов ПУСК и ПУСК проходят через «нормально замкнутые» вспомогательные контакты на противодействующем контакторе.Это предохраняет их от одновременного включения питания. В конструкциях некоторых производителей эти два контактора являются также «механически» блокируется в качестве дополнительной меры предосторожности.

Преимущества …

Исходя из количества и типов компонентов, необходимых для сборки этого пускателя, он несколько дешевле, чем некоторые другие типы, например, автотрансформатор или электронный твердотельный пускатель.

Пускатель звезда-треугольник снижает требуемый пусковой (пусковой) ток до одной трети (1/3 — 33%) от «тока заторможенного ротора» (LRA). Дополнительно снижается напряжение (исходя из от разницы между соединением звездой и треугольником в двигателе) примерно до 58% от приложенного напряжения, и, наконец, выходной крутящий момент двигателя также будет уменьшен до 33% крутящего момента полной нагрузки. Хотя это считается «преимуществами» этого типа пуска при пониженном напряжении, они также могут быть недостатком.

Недостатки …

Как указано выше, хотя мы рассматриваем более низкий пусковой ток (33%), преимущества более низкого напряжения (58%) и более низкого пускового момента (33%), мы также должны иметь в виду, что некоторые нагрузки просто не могут быть запущены с этими более низкими значениями. Например, если для конкретной нагрузки требуется не менее 50% крутящего момента двигателя при полной нагрузке, мы просто не сможем запустить его с помощью стартера звезда-треугольник.

Также необходимо понимать, что с этим типом пускателя ДВИГАТЕЛЬ должен иметь концы обмотки, выведенные к клеммной коробке, чтобы надлежащие пусковые и рабочие соединения могли быть выполнены «извне». На многих промышленных предприятиях обслуживающий персонал предпочитает, чтобы их двигатели были 3-выводными, чтобы свести к минимуму ошибки подключения технических специалистов.

Мы упоминали выше, что большинство «переключающих» реле времени находятся в диапазоне от 5 до 10 секунд.Обычно этого времени достаточно для того, чтобы загрузить груз и набрать «почти рабочую» скорость. Однако, если время слишком короткое и двигатель НЕ достигает как минимум 90% номинальной скорости во время «переключения», пик тока может быть таким же высоким или большим, чем ПОЛНАЯ ЗАБЛОКИРОВКА. ROTOR AMPS, что вызывает проблемы с обгоревшими силовыми контактами в контакторах и, по сути, не дает преимущества критериям спроса энергетической компании.

Пускатели пониженного напряжения части обмотки

Схема пускателя с частичной обмоткой довольно проста, так как задействовано всего 2 контактора.

На схеме выше последовательность операций следующая:

Когда нажата кнопка START, контактор START (S) включается, и питание подается на обмотку двигателя, подключенную к клеммам T1, T2 и Т3. Поскольку катушка реле времени TR подключена к двум фазам, эта катушка таймера находится под напряжением. При подаче напряжения на это реле «синхронизированный контакт» TR в схеме управления ОТКРЫВАЕТСЯ, предотвращая срабатывание контактора RUN.Срабатывание реле времени TR и контактора START (S) также замыкает вспомогательные контакты на кнопке START, таким образом «запечатывая» и позволяя оператору убрать палец с кнопки пуска. Это завершает цикл «ПУСК», и на «часть» его обмоток подается питание.

После завершения цикла отсчета времени замыкается контакт TR (синхронизированный) и включается контактор RUN. Когда он подает питание, он замыкает силовые линии к двигателю. обмотка подключена к клеммам Т7, Т8 и Т9.Это действие помещает две обмотки двигателя в ПАРАЛЛЕЛЬНО, и теперь двигатель работает с полным линейным напряжением, приложенным ко всей обмотке статора.

Обратите внимание, что в системе есть два набора реле перегрузки, каждое из которых защищает отдельный набор фазных обмоток внутри двигателя.

Электронные контроллеры пониженного напряжения (плавный пуск)

Электронные пускатели пониженного напряжения

(плавные пускатели) становятся все более популярными в современной промышленности.Одно из преимуществ, конечно же, в том, что нет движущихся части. Никаких «изнашиваемых» механических элементов. И почти все они собраны в одном маленьком корпусе.

Единственные внешние элементы, которые необходимы, — это пилотные устройства, такие как кнопки «Пуск» и «Стоп». Реле перегрузки является частью электронной схемы, а также реле времени и силовые устройства. Устройство представляет собой единый компактный блок, готовый к «плавному пуску» вашего электродвигателя с пониженным напряжением.

И так много функций тоже «программируются». Нравится время разгона и замедления. В некоторых наших автоматических электромеханических пускателях пониженного напряжения мы использовал реле времени для управления временем между переходами. В этой электронной конструкции эти таймеры встроены прямо в плату управления. Они настраиваются с помощью языка программирования и небольшое устройство HMI (человеко-машинный интерфейс), которое сопровождает каждый пускатель.

Так как они работают …? НРАВИТСЯ МАГИЯ !!! Ну, не совсем, но довольно близко. Трехфазное сетевое напряжение подается на входящие линейные клеммы пускателя. Это должно происходить от устройства защиты цепи, такого как автоматический выключатель или переключатель и предохранители, для защиты линии. Но как только питание подается на линейную сторону стартера, он подается на набор твердотельных диодов, которые преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Затем мощность постоянного тока передается с платы управления на выходные тиристоры (Silicon Controlled Выпрямители) или силовые транзисторы.Эти устройства вывода запускаются платой управления таким образом, чтобы «воссоздать» синусоидальную форму волны, которая воспроизводит синусоидальную волну переменного тока.

Когда плата управления запускает эти устройства питания для включения или выключения, она позволяет напряжению повышаться до определенной величины на каждом бесконечном шаге. в синусоиде. Таким образом повышается или понижается напряжение в пускателе. Таким образом, нарастание напряжения происходит совершенно плавно и плавно.Поскольку мы можем контролировать время разгона, можно очень равномерно контролировать нагрузки двигателя. И то же самое верно, когда двигатель просит остановиться … мы можем настроить время замедления на любое сроки подходят для приложения.

Система защиты от перегрузки контролируется электронными датчиками перегрузки, которые контролируют ток, идущий к двигателю, как и при механической перегрузке. За исключением электронное устройство точнее и быстрее реагирует на перегрузку, чем нагреватель на механическую перегрузку.А определение «однофазного» состояния происходит быстрее и точнее, тоже.

Еще одной особенностью этого стартера является «повышение напряжения» или пусковое напряжение на нижнем уровне. Если у нас есть груз, который тяжело раскачивать, можно добавить дополнительное напряжение в начальной точке, чтобы все сдвинулось с мертвой точки. Обычно мы видим, что напряжение начинается с НУЛЯ (0) вольт и ускоряется до полного напряжения через желаемые временные рамки.Но вместо того, чтобы запускать наш двигатель при нулевом напряжении, мы можем настроить стартовое напряжение на другое значение, например, 150 В переменного тока (или любое другое напряжение) в системе 480 В переменного тока. Это поможет получить ту «тяжелую для запуска нагрузку», катящуюся.

Последнее замечание о твердотельном пускателе с пониженным напряжением — это то, что стало более обычным явлением в последние годы. Во время разгона При нагрузке напряжение со временем повышается от НУЛЯ до полного напряжения (скажем, 480 В переменного тока).Как только он достигает полного напряжения, нам больше не нужны твердотельные устройства питания в цепи. И пока они чрезвычайно эффективны, в упаковке есть некоторые потери. Таким образом, в более поздних конструкциях эти силовые устройства отключены от силовой цепи, а двигатель подключен. непосредственно через линию полного напряжения энергосистемы. Иногда это делается с помощью контактора, а иногда с помощью электроники. В любом случае устройства питания отключены от схема и дополнительный электрический КПД реализуется без потерь тепла.

Электронный преобразователь частоты (внутренняя функция)

«Преобразователь частоты переменного тока» НЕ является «истинным» пускателем с пониженным напряжением. Но то, как он работает, соответствует критериям пускателя пониженного напряжения, и результат та же. Поэтому мы добавили его в эту тему как последний тип пускателя пониженного напряжения.

Привод с регулируемой скоростью переменного тока (также известный как ЧРП или инвертор) используется для управления скоростью асинхронного двигателя переменного тока на протяжении всего его рабочего цикла, а не только во время стартовый процесс.VFD означает «частотно-регулируемый привод», потому что это то, что делает электроника, изменяя частоту.

В ЧРП входящая мощность переменного тока сначала отправляется на двухполупериодный выпрямительный мост, который преобразует мощность в постоянный ток. Затем постоянный ток управляется электронными схемами платы управления. для воссоздания синусоидальной волны переменного тока. Звучит знакомо? Так должно быть, потому что это именно то, что делает электронный твердотельный пускатель пониженного напряжения, о котором мы говорили ранее! Но в этом случае электронная схема создает синусоидальную волну с изменяющейся «частотой», а не просто с изменяющимся напряжением.Мы начинаем с входящей линии питания переменного тока, которая «вероятно» 60 Гц (возможно, 50 Гц за пределами США), и после преобразования в постоянный ток она преобразуется в «производственную» частоту от НУЛЯ до 60 Гц или выше, которая через плату управления «полностью регулируемый».

Поскольку существует корреляция между частотой и напряжением, вновь созданная синусоида имеет регулируемую частоту И напряжение. Из-за внутреннего сопротивления двигателя обмотки и другие соображения, необходимо, чтобы напряжение изменялось при изменении частоты.Двигатель, рассчитанный на работу при 60 Гц и 480 В переменного тока, перегреется, если мощность, подаваемая на двигатель, составляет 480 В переменного тока при 15 Гц. Таким образом, плата управления имеет «определенное» соотношение между частотой и напряжением, называемое «вольт / Гц» (вольт на герц). С использованием для 480 В переменного тока и 60 Гц в нашем примере мы получаем соотношение В / Гц 460/60, или 8 В на Герц. Теоретически тогда, когда привод получает питание и начинает свое ускорение, частота начинается с НУЛЯ и со временем увеличивается до полной частоты 60 Гц.Используя нашу постоянную 8 В / Гц, когда привод подает на двигатель 30 Гц, напряжение составляет 8 В / Гц x 30. Гц или 240 В переменного тока. Это позволяет двигателю увеличивать скорость с частотой, соответствующей приложенному напряжению.

Преобразователь частоты имеет те же (и даже больше) характеристики, что и пускатель пониженного напряжения. Например, линейное ускорение и замедление, «повышение» напряжения во время запуска, электронная защита от перегрузки, подключения к пилотным устройствам для запуска и остановки двигателя, а также другие подходящие и полезные дополнения.Так что ЧРП, пока не считался истинным «Пускатель пониженного напряжения» фактически делает все то же самое и добавляет некоторые дополнительные полезные функции.

Так что поговорите с ребятами из A.R.&E. когда вам нужно применить «Пускатели пониженного напряжения» или если у вас есть вопросы по их применению. Мы будем рады обсудить, что лучше для ваше приложение и помочь вам собрать пакет.

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели, генераторы, генераторы и громкоговорители объясняются с помощью анимации и схем.
Это страница ресурсов Physclips, многоуровневого мультимедийного введения в физику (загрузите анимацию на этой странице).

Двигатели постоянного тока

Простой двигатель постоянного тока имеет катушку с проволокой, которая может вращаться в магнитном поле. В ток в катушке подается через две щетки, которые обеспечивают подвижный контакт с разрезное кольцо. Катушка находится в постоянном магнитном поле. Силы приложили на токоведущих проводах создают крутящий момент на катушке.Сила F на проводе длиной L, по которому течет ток i в магнитном поле. B равно iLB, умноженному на синус угла между B и i, который будет равен 90 °, если поля были равномерно вертикальными. Направление F идет справа ручная линейка *, как показано здесь. Две силы, показанные здесь, равны и противоположны, но они смещены вертикально, поэтому создают крутящий момент. (Силы на две другие стороны катушки действуют по одной и той же линии и поэтому не создают крутящего момента.)
    * Для запоминания направления силы используется ряд различных nmemonics. Некоторые используют правую руку, некоторые — левую. Для студентов, которые знают векторное умножение, легко использовать силу Лоренца напрямую: F = q v X B , откуда F = i dL X Б . Это источник диаграммы, показанной здесь.
Катушку также можно рассматривать как магнитный диполь или небольшой электромагнит, как указано стрелкой SN: согните пальцы правой руки в направление течения, а ваш большой палец — северный полюс.В эскизе Справа изображен электромагнит, образованный катушкой ротора. как постоянный магнит, и тот же крутящий момент (север притягивает юг) действовать для выравнивания центрального магнита.
    Мы используем синий для Северного полюса и красный для Южного. Это просто соглашение, чтобы сделать ориентацию ясной: нет никакой разницы в материалах на обоих концах магнита, и они обычно не окрашиваются в другой цвет.

Обратите внимание на влияние щеток на разрезное кольцо .Когда плоскость вращающейся катушки достигает горизонтали, щетки разорвут контакт (теряется не так много, потому что это точка нулевого момента все равно — силы действовать внутрь). Угловой момент катушки переносит ее через этот разрыв. точка, и ток затем течет в противоположном направлении, которое меняет направление на противоположное. магнитный диполь. Итак, после прохождения точки останова ротор продолжает движение. повернуть против часовой стрелки и начать выравнивание в обратном направлении.в В следующем тексте я буду в основном использовать картинку «крутящий момент на магните», но имейте в виду, что использование щеток или переменного тока может привести к появлению полюсов электромагнит, о котором идет речь, меняет положение, когда ток меняет направление.

Крутящий момент, создаваемый в течение цикла, зависит от вертикального разделения две силы. Следовательно, это зависит от синуса угла между ось катушки и поле. Однако из-за разрезного кольца оно всегда в том же смысле.Анимация ниже показывает его изменение во времени, а вы можно остановить на любом этапе и проверить направление, приложив правую руку правило.

Двигатели и генераторы

Теперь двигатель постоянного тока также является генератором постоянного тока. Взгляните на следующую анимацию. В катушка, разрезное кольцо, щетки и магнит — это то же оборудование, что и двигатель выше, но катушка вращается, что генерирует ЭДС.

Если вы используете механическую энергию для вращения катушки (N витков, область A) с равномерной угловая скорость ω в магнитном поле B , это создаст в катушке синусоидальную ЭДС. ЭДС (ЭДС или электродвижущая сила — это почти то же самое, что и напряжение). Пусть θ будет угол между B и нормалью к катушке, поэтому магнитный поток φ равен NAB.cos θ. Закон Фарадея дает:

Приведенная выше анимация будет называться генератором постоянного тока.Как и в двигателе постоянного тока, концы катушки соединяются с разрезным кольцом, две половины которого контактируют кистями. Обратите внимание, что щетки и разрезное кольцо «исправляют» создаваемую ЭДС: контакты организованы так, что ток всегда будет течь в одном и том же направление, потому что, когда катушка проходит мимо мертвой точки, где щетки встречаются зазор в кольце, соединения между концами катушки и внешние клеммы перевернуты. ЭДС здесь (без учета мертвой зоны, которая обычно бывает при нулевом напряжении) равна | NBAω sin ωt |, как нарисовано.

Генератор

Если нам нужен AC, нам не нужно исправление, поэтому нам не нужны разрезные кольца. (Этот это хорошая новость, потому что разрезные кольца вызывают искры, озон, радиопомехи и дополнительный износ. Если хочешь Постоянного тока, часто лучше использовать генератор и выпрямлять диоды.)

В следующей анимации две кисти соприкасаются с двумя непрерывными кольцами, поэтому две внешние клеммы всегда подключены к одним и тем же концам катушки. Результатом является не исправленная синусоидальная ЭДС, заданная NBAω sin ωt, который показан на следующей анимации.


Это генератор переменного тока. Преимущества переменного и постоянного тока генераторы сравниваются в разделе ниже. Выше мы видели, что двигатель постоянного тока также является генератором постоянного тока. Точно так же генератор переменного тока также является двигателем переменного тока. Тем не мение, это довольно негибкий. (Смотри как настоящие электродвигатели работают для более подробной информации.)

Задняя ЭДС

Теперь, как показывают первые две анимации, двигатели и генераторы постоянного тока могут быть то же самое.Например, двигатели поездов становятся генераторами, когда поезд замедляется: они преобразуют кинетическую энергию в электрическую и мощность обратно в сеть. В последнее время несколько производителей начали производить легковые автомобили. рационально. В таких автомобилях электродвигатели, используемые для привода автомобиля, также используется для зарядки аккумуляторов при остановке автомобиля — это называется регенеративным торможение.

Итак, вот интересное следствие. Каждый двигатель — это генератор .Это правда, в некотором смысле, даже когда он функционирует как двигатель. ЭДС, что двигатель генерирует называется обратной ЭДС . Обратная ЭДС увеличивается с увеличением скорость из-за закона Фарадея. Итак, если двигатель не нагружен, он очень сильно крутится. быстро и разгоняется до появления обратной ЭДС плюс падение напряжения из-за потерь, равно напряжению питания. Обратную ЭДС можно рассматривать как «регулятор»: он останавливает двигатель, вращающийся бесконечно быстро (что избавляет физиков от некоторого затруднения).Когда двигатель загружен, то фаза напряжения становится ближе к фазе тока (начинает выглядят резистивными), и это кажущееся сопротивление дает напряжение. Итак, спина Требуемая ЭДС меньше, и двигатель вращается медленнее. (Чтобы добавить обратно ЭДС, которая является индуктивной, к резистивной составляющей необходимо добавить напряжения которые не совпадают по фазе. См. AC схем.)

Катушки обычно имеют сердечники

На практике (и в отличие от схем, которые мы нарисовали) генераторы и постоянный ток двигатели часто имеют сердечник с высокой проницаемостью внутри катушки, так что большие магнитные поля создаются умеренными токами.Это показано слева в рисунок ниже, на котором статоры (статические магниты) постоянные магниты.

Моторы универсальные

Магниты статора тоже могут быть выполнены в виде электромагнитов, как показано выше. справа. Два статора намотаны в одном направлении, чтобы поле в том же направлении, а у ротора есть поле, которое дважды меняет направление за цикл, потому что он подключен к щеткам, которые здесь не указаны.Один Преимущество наличия статоров в двигателе состоит в том, что можно сделать двигатель который работает от переменного или постоянного тока, так называемый универсальный двигатель . Когда вы едете у такого мотора с переменным током ток в катушке меняется дважды в каждом цикле (помимо изменений со щеток), а вот полярность статоров изменяется одновременно, поэтому эти изменения аннулируются. (К сожалению, кисти еще остались, хотя я спрятал их в этом наброске.) За преимущества и недостатки постоянного магнита по сравнению со статорами с обмоткой см. ниже. Также смотрите больше на универсальных моторах.

Построить простой мотор

Чтобы построить этот простой, но странный мотор, вам понадобятся два довольно сильных магнита. (подойдут редкоземельные магниты диаметром около 10 мм, магниты), жёсткий медный провод (не менее 50 см), два провода с крокодилом зажимы на обоих концах, фонарь на шесть вольт, две банки для безалкогольных напитков, два блока дерева, липкой ленты и острого гвоздя.

Сделайте катушку из жесткого медного провода, чтобы не нуждаться во внешних служба поддержки. Намотайте от 5 до 20 витков по кругу диаметром около 20 мм и два конца радиально направлены наружу в противоположных направлениях. Эти цели будут быть одновременно осью и контактами. Если провод имеет лаковую или пластиковую изоляцию, снимите его на концах.

Опоры оси могут быть выполнены из алюминия, поэтому что они создают электрический контакт.Например, проткнуть безалкогольный напиток банки с гвоздем, как показано на рисунке. Расположите два магнита с севера на юг, так что магнитное поле проходит через катушку под прямым углом к оси. Заклейте или приклейте магниты к деревянным блокам (не показаны на диаграмме), чтобы они оставались на нужной высоте, затем переместите блоки поставить их на место, достаточно близко к катушке. Сначала поверните катушку так что магнитный поток через катушку равен нулю, как показано на схеме.

Теперь возьмем аккумулятор и два провода с зажимами типа «крокодил». Соединять два вывода батареи к двум металлическим опорам для катушка и она должна повернуться.

Обратите внимание, что у этого двигателя есть по крайней мере одна «мертвая зона»: он часто останавливается. в положении, когда на катушке отсутствует крутящий момент. Не уходи он горит слишком долго: он быстро разряжает аккумулятор.

Оптимальное количество витков в катушке зависит от внутреннего сопротивление аккумулятора, качество опорных контактов и тип провода, поэтому вам следует поэкспериментировать с разными значениями.

Как уже говорилось выше, это тоже генератор, но очень неэффективный. Чтобы увеличить ЭДС, используйте больше витков (может потребоваться использовать более тонкую проволоку и рамку для наматывания.) Вы можете использовать например, электродрель, чтобы быстро ее повернуть, как показано на рисунке выше. Воспользуйтесь осциллографом, чтобы посмотреть на генерируемую ЭДС. Это переменный или постоянный ток?

У этого двигателя нет разрезного кольца, почему он работает на DC? Проще говоря, если бы он был точно симметричным, это не сработало бы.Однако, если ток в одном полупериоде немного меньше, чем в другом, то средний крутящий момент не будет равен нулю, и, поскольку он вращается достаточно быстро, угловой момент, приобретенный во время полупериода с большим током, переносит его через полупериод, когда крутящий момент находится в противоположном направлении. По крайней мере, два эффекта могут вызвать асимметрию. Даже если провода полностью зачищены и чистые, контактное сопротивление вряд ли будет одинаковым даже в состоянии покоя. Кроме того, само вращение приводит к прерывистому контакту, поэтому, если в течение одной фазы есть более длительные отскоки, этой асимметрии будет достаточно.В принципе, вы можете частично зачистить провода таким образом, чтобы ток был равен нулю за один полупериод.

Альтернативная версия простого двигателя Джеймса Тейлор.
Еще более простой двигатель (который также намного проще для понимания!) — это униполярный двигатель.

Двигатели переменного тока

С помощью переменного тока мы можем изменить направление поля без использования щеток.Это хорошие новости, потому что мы можем избежать дуги, образования озона и омическая потеря энергии, которую могут повлечь за собой щетки. Далее, потому что кисти контактируют между движущимися поверхностями, они изнашиваются.

Первое, что нужно сделать в двигателе переменного тока, — это создать вращающееся поле. ‘Обычный’ Переменный ток от 2-х или 3-х контактной розетки — это однофазный переменный ток — он имеет одну синусоидальную разность потенциалов создается только между двумя проводами — активным и нейтральным. (Обратите внимание, что заземляющий провод не пропускает ток, за исключением электрические неисправности.) При однофазном переменном токе можно создать вращающееся поле. за счет генерации двух противофазных токов с помощью, например, конденсатора. В показанном примере два тока сдвинуты по фазе на 90 °, поэтому вертикальный составляющая магнитного поля синусоидальная, а горизонтальная косусоидальная, как показано. Это дает поле, вращающееся против часовой стрелки.

(* Меня попросили объяснить это: из простого AC Теоретически, ни катушки, ни конденсаторы не имеют напряжения в фазе с электрический ток.В конденсаторе напряжение максимально, когда заряд закончил течь на конденсатор и вот-вот начнет стекать. Таким образом, напряжение отстает от тока. В чисто индуктивной катушке падение напряжения является наибольшим, когда ток изменяется наиболее быстро, что также когда ток равен нулю. Напряжение (падение) опережает ток. В моторных катушках фазовый угол меньше 90, потому что электрические энергия преобразуется в механическую энергию.)

На этой анимации графики показывают изменение токов во времени. в вертикальной и горизонтальной катушках. График компонент поля B x и B y показывает, что векторная сумма этих двух полей является вращающейся поле. Основное изображение показывает вращающееся поле. Он также показывает полярность магнитов: как указано выше, синий представляет северный полюс, а красный — южный полюс.

Если мы поместим постоянный магнит в эту область вращающегося поля, или если мы положим в катушке, ток которой всегда течет в одном и том же направлении, тогда это становится синхронный двигатель .В широком диапазоне условий двигатель будет повернуть со скоростью магнитного поля. Если у нас будет много статоров, вместо этого всего двух пар, показанных здесь, то мы могли бы рассматривать его как шаговый двигатель: каждый импульс перемещает ротор на следующую пару задействованных полюсов. Пожалуйста, помните мое предупреждение об идеализированной геометрии: настоящие шаговые двигатели десятки полюсов и довольно сложные геометрические формы!

Двигатели асинхронные

Теперь, поскольку у нас есть изменяющееся во времени магнитное поле, мы можем использовать наведенную ЭДС в катушке — или даже просто вихревые токи в проводнике — чтобы ротор магнит.Правильно, если у вас есть вращающееся магнитное поле, вы можете просто вставил проводник и получается. Это дает несколько преимуществ асинхронные двигатели : отсутствие щеток или коммутатора означает более простое производство, нет износ, отсутствие искр, отсутствие образования озона и отсутствие связанных с этим потерь энергии с ними. Слева внизу схематическое изображение асинхронного двигателя. (Для фотографий настоящие асинхронные двигатели и более подробную информацию см. в разделе «Индукция». двигатели.) Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Анимация справа представляет двигатель с короткозамкнутым ротором . Белка клетка имеет (во всяком случае, в этой упрощенной геометрии!) два круглых проводника, соединенных несколькими прямыми стержнями. Любые два стержня и соединяющие их дуги образуют катушка — на что указывают синие черточки на анимации. (Только два из для простоты показано много возможных схем.)

На этой схеме показано, почему их можно назвать двигателями с короткозамкнутым ротором.Реальность иная: фотографии и подробности см. В разделе «Индукция». моторы. Проблема с показанными асинхронными двигателями и двигателями с короткозамкнутым ротором в этой анимации показано, что конденсаторы высокой стоимости и высокого напряжения стоят дорого. Одним из решений является двигатель с экранированным полюсом, но его вращающийся поле имеет некоторые направления, в которых крутящий момент небольшой, и имеет тенденцию бежать назад при некоторых условиях. Самый простой способ избежать этого — использовать многофазные двигатели.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

Однофазный используется в домашних условиях для приложений с низким энергопотреблением, но у него есть недостатки. Во-первых, он выключается 100 раз в секунду (вы не обратите внимание, что флуоресцентные лампы мигают с такой скоростью, потому что ваши глаза слишком медленные: даже 25 изображений в секунду на экране телевизора достаточно, чтобы дать иллюзию непрерывного движения.) Во-вторых, это делает его неудобным для создания вращающихся магнитных полей.По этой причине некоторая высокая мощность (несколько кВт) для бытовых устройств может потребоваться трехфазная установка. Промышленное применение широко использовать трехфазный двигатель, трехфазный асинхронный двигатель является стандартным рабочая лошадка для приложений большой мощности. Три провода (не считая земли) несут три возможных разности потенциалов, которые не совпадают по фазе с каждым другое на 120 °, как показано на анимации ниже. Таким образом, три статора плавно вращающееся поле. (Видеть это ссылка для получения дополнительной информации о трехфазном питании.)

Если поместить постоянный магнит в такой набор статоров, он станет синхронным. трехфазный двигатель . На анимации изображена беличья клетка, в которой простота показана только одна из многих петель наведенного тока. Без механической нагрузки, он вращается практически синхронно с вращающимся полем. Ротор не обязательно должен быть беличьей клеткой: на самом деле любой проводник, который будет переносимые вихревые токи будут вращаться, стремясь следовать за вращающимся полем.Такая компоновка может дать асинхронный двигатель , обладающий высоким КПД, высокая мощность и высокие крутящие моменты в диапазоне скоростей вращения.

Линейные двигатели

Набор катушек можно использовать для создания магнитного поля, которое переводит, скорее, чем вращается. На паре катушек на анимации ниже подается импульс от слева направо, поэтому область магнитного поля перемещается слева направо. А постоянный или электромагнит будет стремиться следовать за полем.Так что простой плита из проводящего материала, потому что в ней наведены вихревые токи (не показаны) содержат электромагнит. В качестве альтернативы мы могли бы сказать, что из Фарадея закон, ЭДС в металлической плите всегда индуцируется, чтобы противодействовать любому изменению в магнитном потоке, а силы на токах, вызванные этой ЭДС, сохраняют поток в плите почти постоянный. (Вихревые токи на этой анимации не показаны.)

В качестве альтернативы мы могли бы иметь комплекты катушек с питанием в подвижной части, и индуцируют вихревые токи в рельсе.В любом случае получается линейный двигатель, который был бы полезен, скажем, для поездов на магнитной подвеске. (В анимации геометрия как обычно на этом сайте, в высшей степени идеализирован, и только один вихретоковый ток показано.)

Некоторые примечания к двигателям переменного и постоянного тока для приложений большой мощности

    Этот сайт изначально был написан в помощь старшеклассникам. и учителя в Новом Южном Уэльсе, Австралия, где в новой программе по истории и приложениям физики за счет самой физики, был введен.В новой программе в одной из точечных точек указано следующее: озадачивающее требование: «объясните, что двигатели переменного тока обычно вырабатывают малую мощность и связывают это с их использованием в электроинструментах «.
Двигатели переменного тока используются для приложений с большой мощностью, когда это возможно. Три фазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются для приложений большой мощности, в том числе тяжелая индустрия. Однако такие двигатели непригодны, если многофазность недоступна, или трудно доставить. Электропоезда тому пример: строить проще линии электропередач и пантографы, если нужен только один активный проводник, так что это обычно имеет постоянный ток, и многие двигатели поездов работают на постоянном токе.Однако из-за недостатков постоянного тока для высокой мощности, более современные поезда преобразуют постоянный ток в переменный, а затем бегут трехфазные двигатели.

Однофазные асинхронные двигатели имеют проблемы с объединением приложений высокая мощность и гибкие условия нагрузки. Проблема заключается в создании вращающееся поле. Конденсатор может использоваться для подачи тока в один набор впереди катушки, но дорогие высоковольтные конденсаторы стоят дорого. Затененный Вместо них используются полюсы, но крутящий момент на некоторых углах невелик.Если нельзя создают плавно вращающееся поле, и если груз «проскальзывает» далеко за поле, то крутящий момент падает или даже меняется на противоположное.

В электроинструментах и ​​некоторых приборах используются щеточные электродвигатели переменного тока. Кисти вводят потери (плюс образование дуги и озона). Полярность статора изменена. 100 раз в секунду. Даже если материал сердечника выбран так, чтобы минимизировать гистерезис потерь («потери в железе»), это способствует неэффективности и возможности перегрева.Эти моторы можно назвать универсальными. двигатели, потому что они могут работать на постоянном токе. Это дешевое, но грубое решение. и неэффективно. Для приложений с относительно низким энергопотреблением, таких как электроинструменты, неэффективность обычно экономически не важна.

Если доступен только однофазный переменный ток, можно исправить переменный ток и использовать Двигатель постоянного тока. Раньше сильноточные выпрямители были дорогими, но сейчас они становятся все более дорогими. менее дорогой и более широко используемый. Если вы уверены, что понимаете принципы, пора перейти к разделу «Как настоящие электродвигатели работают Джона Стори.Или продолжайте здесь, чтобы найти о громкоговорителях и трансформаторах.


Громкоговорители

Громкоговоритель — это линейный двигатель с небольшим диапазоном. Имеет одинарное перемещение катушка, которая постоянно, но гибко подключена к источнику напряжения, поэтому кистей нет.
The катушка движется в поле постоянного магнита, который обычно имеет форму для создания максимального усилия на катушке.Подвижная катушка не имеет сердечника, поэтому его масса невелика, и он может быстро ускоряться, что позволяет частота движения. В громкоговорителе катушка прикреплена к легкому весу. бумажный конус, который поддерживается на внутреннем и внешнем краях круглыми, плиссированные бумажные «пружины». На фотографии ниже динамик выходит за рамки нормальный верхний предел его перемещения, поэтому катушка видна над полюса магнита.

Для низкочастотного звука с большой длиной волны необходимы большие диффузоры.Диаметр динамика, показанного ниже, составляет 380 мм. Колонки, предназначенные для низкие частоты называются вуферами. Они имеют большую массу и поэтому трудно быстро разогнаться для высокочастотных звуков. На фотографии ниже часть вырезана, чтобы показать внутренние компоненты.

Твитеры — громкоговорители, предназначенные для высоких частот — могут быть просто динамики аналогичной конструкции, но с небольшими диффузорами и катушками малой массы.В качестве альтернативы они могут использовать пьезоэлектрические кристаллы для перемещения конуса.

Громкоговорители представляют собой линейные двигатели со скромным диапазоном — возможно, десятки мм. Подобные линейные двигатели, хотя, конечно, без бумажного конуса, часто используется для радиального перемещения считывающей и записывающей головок на дисководе.
Громкоговорители как микрофоны
На картинке выше вы можете видеть, что картонная диафрагма (конус громкоговорителя) соединена с катушкой с проводом в магнитном поле.Если звуковая волна перемещает диафрагму, катушка будет двигаться в поле, создавая напряжение. Это принцип динамического микрофона — хотя в большинстве микрофонов диафрагма гораздо меньше конуса громкоговорителя. Итак, громкоговоритель должен работать как микрофон. Хороший проект: все, что вам нужно, это громкоговоритель и два провода для подключения его ко входу осциллографа или микрофонному входу вашего компьютера. Два вопроса: как вы думаете, что масса диффузора и катушки повлияет на частотную характеристику? Как насчет длины волны звуков, которые вы используете?

Предупреждение: настоящие двигатели сложнее

Эскизы двигателей были схемами, чтобы показать принципы.Пожалуйста, не сердитесь, если, когда вы разбираете мотор, он выглядит больше. сложный! (Смотри как настоящие электродвигатели работают.) Например, типичный двигатель постоянного тока вероятно, будет иметь много отдельно намотанных катушек для обеспечения более плавного крутящего момента: всегда есть одна катушка, для которой синусоидальный член близок к единице. Это показано ниже для двигателя с обмотанными статорами (вверху) и постоянные статоры (внизу).

Трансформаторы

На фотографии изображен трансформатор, предназначенный для демонстрационных целей: первичная и вторичная обмотки четко разделены и могут быть удалены и заменен поднятием верхней части сердечника.Для наших целей отметим что у катушки слева меньше катушек, чем у правой (вставки показать крупные планы).

На эскизе и схеме показан повышающий трансформатор. Чтобы сделать понижающий трансформатор, достаточно разместить источник справа, а нагрузку — слева. ( Важно Примечание по безопасности : для настоящего трансформатора вы можете только «подключить его задом наперед» только после проверки соответствия номинального напряжения.) Итак, как же трансформатор работает?

Сердечник (заштрихован) имеет высокую магнитную проницаемость, т.е. материал, образующий магнитное поле намного легче, чем свободное пространство, из-за ориентации атомных диполей. (На фотографии сердечник — ламинированное мягкое железо.) В результате поле сконцентрировано внутри ядра, и почти силовые линии не выходят из ядра. Если следует, что магнитные потоки φ через первичный и вторичный примерно равны, как показано.Из Фарадея По закону ЭДС на каждом витке первичной или вторичной обмотки составляет −dφ / dt. Если пренебречь сопротивлением и другими потерями в трансформаторе, вывод напряжение равно ЭДС. Для N p витков первичной обмотки, это дает

Для N с витков вторичной обмотки это дает Разделение этих уравнений дает уравнение трансформатора где r — коэффициент поворотов. А что с током? Если пренебречь потерями в трансформатор (см. ниже раздел об эффективности), и если мы предположим, что напряжение и ток имеют одинаковое фазовое соотношение в первичной обмотке и вторичный, то из сохранения энергии мы можем записать в установившемся состоянии:
    Power in = power out, поэтому

    V p I p = V s I s , откуда

    I s / I p = N p / N s = 1 / r.

Так что ничего не получишь даром: если увеличишь напряжение, то уменьшишься. ток (по крайней мере) в тот же фактор. Обратите внимание, что на фотографии катушка с большим количеством витков имеет более тонкий провод, потому что она предназначена для меньшего ток, чем тот, с меньшим количеством витков.

В некоторых случаях целью упражнения является уменьшение силы тока. В силе линии передачи, например, потери мощности при нагревании проводов из-за их ненулевое сопротивление пропорционально квадрату тока.Таким образом, передача электроэнергии от электростанции позволяет сэкономить много энергии. в город при очень высоких напряжениях, так что токи невелики.

Наконец, и снова предполагая, что трансформатор идеален, давайте спросим, ​​что резистор во вторичной цепи «похож» на первичную цепь. В первичном контуре:

    V p = V s / r и I p = Я с .г так

    V p / I p = V s / r 2 I s = Р / р 2 .

R / r 2 называется отраженным сопротивлением . При условии, что частота не слишком высока, и при наличии сопротивления нагрузки (условия обычно встречается в практических трансформаторах), индуктивное сопротивление первичной обмотки намного меньше, чем это отраженное сопротивление, поэтому первичная цепь ведет себя как если бы источник управлял резистором номиналом R / r 2 .
КПД трансформаторов
На практике реальные трансформаторы имеют КПД менее 100%.
  • Во-первых, это резистивные потери в катушках (потеря мощности I 2 .r). Для данного материала сопротивление катушек можно уменьшить, сделав их поперечное сечение большое. Удельное сопротивление также можно сделать низким, используя медь высокой чистоты. (См. Дрейф скорости и закон Ома.)
  • Во-вторых, в сердечнике наблюдаются потери на вихревые токи.Это может быть уменьшается за счет ламинирования сердечника. Ламинирование уменьшает площадь цепей в ядре, и таким образом уменьшите ЭДС Фарадея, и, таким образом, текущий текущий в ядре, и таким образом теряется энергия.
  • В-третьих, в сердечнике есть гистерезисные потери. Магентизация и кривые размагничивания магнитных материалов часто немного отличаются (гистерезис или зависимость от истории), и это означает, что требуемая энергия намагничивать сердечник (при увеличении тока) не совсем восстанавливается во время размагничивания.Разница в энергии теряется в виде тепла. в основном.
  • Наконец, геометрический дизайн, а также материал сердечника могут быть оптимизированным, чтобы гарантировать, что магнитный поток в каждой катушке вторичной обмотки почти такой же, как и в каждой катушке первичной обмотки.
Подробнее о трансформаторах: генераторы переменного и постоянного тока
Трансформаторы работают только от переменного тока, что является одним из больших преимуществ переменного тока. Трансформеры позволяют понижать 240 В до уровня, удобного для цифровой электроники (всего несколько вольт) или для других приложений с низким энергопотреблением (обычно 12 В).Трансформеры повышайте напряжение для передачи, как упомянуто выше, и понижайте для безопасности распределение. Без трансформаторов потери электроэнергии при распределении сети, и без того высокие, были бы огромными. Возможно преобразование напряжения в DC, но сложнее, чем в AC. Кроме того, такие преобразования часто неэффективно и / или дорого. Дополнительным преимуществом переменного тока является то, что его можно использовать на двигателях переменного тока, которые обычно предпочтительнее двигателей постоянного тока для приложений большой мощности.

Другие наши ресурсы

Некоторые внешние ссылки на веб-ресурсы по двигателям и генераторам

  • Гиперфизика: Электромоторы с сайта HyperPhysics в штате Джорджия. Отлично сайт в целом, и моторный отсек для этого идеально подходит. Хороший использование веб-графики. Производит двигатели постоянного, переменного тока и асинхронные двигатели и имеет обширный ссылки
  • Громкоговорители .. Еще больше хороших материалов от Государственной Гиперфизики Джорджии.Хорошая графика, хорошие объяснения и ссылки. Этот громкоговоритель сайт также включает в себя вложения.
  • http://members.tripod.com/simplemotor/rsmotor.htm A сайт, описывающий двигатель, построенный студентами. Ссылки на другие двигатели, построенные тот же студент и ссылки также на сайты о моторах.
  • http://www.specamotor.com A сайт, который сортирует двигатели различных производителей в соответствии со спецификациями, введенными пользователем.

В чем разница между постоянными магнитами и наличие электромагнитов в двигателе постоянного тока? Это делает его более эффективным или более могущественный? Или просто дешевле?

Когда я получил этот вопрос на Высшем Доска объявлений школьной физики, я отправил ее Джону Стори, который не только выдающийся астроном, но и строитель электромобилей.Вот его ответ:

В общем, для небольшого двигателя намного дешевле использовать постоянные магниты. Материалы для постоянных магнитов продолжают совершенствоваться и стали настолько недорогими что даже правительство время от времени присылает вам бессмысленные магниты на холодильник через почту. Постоянные магниты также более эффективны, потому что нет энергии тратится на создание магнитного поля. Так зачем вообще использовать раневое поле Двигатель постоянного тока? Вот несколько причин:

  • Если вы строите действительно большой двигатель, вам понадобится очень большой магнит и в какой-то момент раневое поле может подешеветь, особенно если очень Для создания большого крутящего момента необходимо сильное магнитное поле.Имейте это в виду если вы проектируете поезд. По этой причине в большинстве автомобилей есть стартеры. которые используют поле раны (хотя некоторые современные автомобили теперь используют постоянные магнитные двигатели).
  • У постоянного магнита магнитное поле имеет фиксированное значение (то есть что означает «постоянный»!) Напомним, что крутящий момент, создаваемый двигателем заданная геометрия равна произведению тока через якорь и напряженность магнитного поля.С двигателем с возбужденным полем у вас есть возможность изменения тока через поле и, следовательно, изменения моторные характеристики. Это открывает ряд интересных возможностей; Вы ставите обмотку возбуждения последовательно с якорем, параллельно, или кормить из отдельно контролируемого источника? Пока есть достаточно крутящий момент для преодоления нагрузки на двигатель, внутреннего трения и т. д., чем слабее магнитное поле, тем * быстрее * двигатель будет вращаться (при фиксированной Напряжение).Сначала это может показаться странным, но это правда! Итак, если вы хотите двигатель, который может производить большой крутящий момент в состоянии покоя, но при этом сильно вращаться скорости при низкой нагрузке (как продвигается конструкция поезда?), возможно раневое поле — вот ответ.
  • Если вы хотите иметь возможность запускать двигатель как от переменного, так и от постоянного тока (так называемый «универсальный» двигатель), магнитное поле должно менять свою полярность каждые полупериод Электропитание переменного тока, чтобы крутящий момент на роторе всегда был в одном и том же направлении.Очевидно, что для достижения этой цели вам понадобится мотор с возбужденным полем.

Мнения, выраженные в этих заметках, принадлежат мне и не обязательно отражают политика Университета Нового Южного Уэльса или Школы физики. В анимации сделал Джордж Hatsidimitris.
Джо Вулф / [email protected]/ 61-2-9385 4954 (UT + 10, +11 окт-март)

Управление двигателем

Существует четыре основных темы управления двигателем:

  • Защита
  • Начиная с
  • Остановка
  • Контроль скорости

а.Защита двигателя

Защита двигателя защищает двигатель, систему питания и персонал от различных нарушений работы ведомой нагрузки, системы питания или самого двигателя.

Отключить

В соответствии с требованиями Канадского электротехнического кодекса обычно требуется подходящее устройство отключения достаточной мощности в пределах видимости двигателя. Цель состоит в том, чтобы открыть подводящие провода к двигателю, чтобы персонал мог безопасно работать на установке.

Максимальный ток

Защита от перегрузки по току прерывает подачу электроэнергии в случае чрезмерного потребления тока в системе питания. Обычно в виде предохранителей или автоматических выключателей эти устройства срабатывают при коротком замыкании или очень сильной перегрузке.

Если максимальная токовая защита срабатывает при отключении двигателя, обычно на это есть веская причина. Тщательно исследуйте повторяющиеся отключения и избегайте увеличения уровня уставки отключения, пока не будет подтверждено, что двигатель может безопасно выдерживать более высокие настройки.Рабочие токи следует измерять на всех трех фазах, чтобы убедиться, что фазы сбалансированы и двигатель не работает постоянно в условиях перегрузки.

Перегрузка

Защита от перегрузки защищает двигатель от механических перегрузок.

Четыре распространенных устройства защиты от перегрузки:

  • Реле перегрузки
  • Тепловые перегрузки
  • Электронные реле перегрузки
  • Предохранители

Реле перегрузки работают от магнитного воздействия тока нагрузки, протекающего через катушку.Когда ток нагрузки становится слишком большим, в катушку втягивается поршень, прерывая цепь. Ток отключения регулируется изменением начального положения плунжера по отношению к катушке.

Тепловое реле перегрузки использует нагреватель, подключенный последовательно к источнику питания двигателя. Количество выделяемого тепла увеличивается с увеличением тока питания. Если происходит перегрузка, выделяемое тепло вызывает размыкание ряда контактов, разрывая цепь. Ток срабатывания изменяется путем установки другого нагревателя для требуемой точки срабатывания.Этот тип защиты очень эффективен, потому что нагреватель точно соответствует фактическому нагреву в обмотках двигателя и имеет «память» для предотвращения немедленного сброса и перезапуска.

При электронной перегрузке определяется ток нагрузки и вычисляется влияние нагрева на двигатель. Если существует состояние перегрузки, измерительная цепь прерывает цепь питания. Ток отключения можно отрегулировать в соответствии с конкретным применением. Электронные перегрузки часто выполняют дополнительные защитные функции, такие как защита от замыкания на землю и обрыва фазы.

Предохранители также могут использоваться для защиты двигателя, при условии, что используется некоторая форма однофазной защиты для предотвращения работы двигателя, если перегорает только один предохранитель.

Другая защита

Защита от низкого напряжения срабатывает, когда напряжение питания падает ниже установленного значения. Двигатель необходимо перезапустить после восстановления нормального напряжения питания.

Расцепитель низкого напряжения прерывает цепь, когда напряжение питания падает ниже установленного значения, и восстанавливает цепь, когда напряжение питания возвращается в норму.Защита от обрыва фазы прерывает подачу питания на всех фазах трехфазной цепи при выходе из строя одной из фаз. Обычный предохранитель и защита от перегрузки могут не защитить трехфазный двигатель от повреждения однофазной работы. Это особенно важная проблема для двигателей, питаемых напряжением дельта-конфигурации. Без этой защиты двигатель продолжит работу, если одна фаза будет потеряна. В цепи ротора возникают большие токи обратной последовательности, вызывающие чрезмерный ток и нагрев обмоток статора, которые в конечном итоге перегорают.Защита от обрыва фазы — единственный эффективный способ правильно защитить двигатель от однофазного режима.

Защита от чередования фаз срабатывает при обнаружении чередования фаз в 3-фазной цепи. Этот тип защиты используется в таких приложениях, как лифты, где было бы повреждено или опасно вращение двигателя в обратном направлении.

Защита от замыкания на землю срабатывает, когда одна фаза двигателя замыкается на землю, предотвращая, таким образом, повреждение обмоток статора и железного сердечника высокими токами.

Другие устройства защиты двигателя включают датчики температуры подшипников и обмоток, реле дифференциального тока и средства контроля вибрации.

Обычно уровень используемой защиты повышается пропорционально мощности двигателя. Следовательно, двигатели мощностью менее 20 л.с. обычно не имеют ничего, кроме защиты от перегрузки и перегрузки по току, если только двигатель не управляет критическим процессом.

г. Запуск двигателя

Пускатели асинхронных двигателей

должны обеспечивать двигатель достаточным током для обеспечения соответствующего пускового момента при наихудшем напряжении сети и условиях нагрузки.

Пускатели трехфазных двигателей

Пуск асинхронных двигателей для других производителей:

Линейный пускатель является наименее дорогим вариантом и обычно используется для асинхронных двигателей (Рисунок 8-1). Все асинхронные двигатели NEMA мощностью до 200 л.с. и многие более мощные могут выдерживать полный индукционный пуск.

Ручной пускатель часто используется для двигателей меньшей мощности — примерно до 10 л.с. Они состоят из переключателя с одним набором контактов для каждой фазы и устройства тепловой защиты.Контакты стартера остаются замкнутыми, если питание отключено от цепи, и двигатель перезапускается при повторном включении питания.

Если есть вероятность травмы в результате неожиданного перезапуска двигателя, следует использовать магнитный пускатель.

Рисунок 8-1: Ручной пускатель

Магнитные пускатели

используются с более крупными двигателями или там, где требуется дистанционное управление (Рисунок 8-2). Основным элементом пускателя является контактор, представляющий собой набор контактов, управляемых электромагнитной катушкой.При подаче питания на катушку контакты A замыкаются, что позволяет инициировать и прерывать большие токи с помощью управляющего сигнала. Управляющее напряжение не обязательно должно быть таким же, как напряжение питания двигателя, и часто бывает низким, что позволяет расположить органы управления пуском и остановом вдали от силовой цепи.

Понижающий трансформатор с предохранителем часто используется для двигателей с более высоким напряжением. В дополнение к функциям пуска и останова источник низкого напряжения также может питать удаленные индикаторы состояния и т. Д.

Рисунок 8-2: Магнитный пускатель

Замыкание контактов кнопки стартера приводит в действие катушку контактора. Вспомогательный контакт B на контакторе подключен для герметизации цепи катушки. Контактор обесточивается, если цепь управления прерывается нажатием кнопки останова, при срабатывании теплового реле перегрузки или при пропадании питания.

Контакты перегрузки расположены так, что отключение по перегрузке на любой фазе приведет к размыканию всех фаз.

Контакторы

рассчитаны на различные рабочие напряжения и имеют размер в соответствии с мощностью двигателя и предполагаемым режимом работы.

Установка дополнительной кнопки аварийного КРАСНОГО ОСТАНОВА рядом с двигателем (или дистанционно) имеет смысл при выборе магнитного пускателя. Нормально замкнутые кнопки останова соединены последовательно в цепи останова, так что нажатие любой из них обесточивает магнитный контактор.

Пускатели пониженного напряжения:

Если управляемая нагрузка или система распределения энергии не может принять запуск при полном напряжении, необходимо использовать какой-либо тип пониженного напряжения или схему «мягкого» запуска.Пускатели пониженного напряжения не экономят энергию. Они просто предназначены для решения проблем запуска, таких как провал напряжения и механическая защита, и могут использоваться только там, где приемлем низкий пусковой момент. (См. Также Контроллер коэффициента мощности).

Пускатели первичного сопротивления:

Замыкание контактов на A подключает двигатель к источнику питания через резисторы, которые обеспечивают падение напряжения, тем самым уменьшая пусковое напряжение, доступное для двигателя (Рисунок 8-3). Номинал резисторов выбирается таким образом, чтобы обеспечить соответствующий пусковой момент при минимальном пусковом токе.Пусковой ток двигателя снижается во время разгона, уменьшая падение напряжения на резисторах и обеспечивая больший крутящий момент двигателя. Это приводит к плавному ускорению.

Рисунок 8-3: Первичный пускатель сопротивления

Пускатели автотрансформаторные:

Автотрансформатор — это однообмоточный трансформатор на многослойном сердечнике с отводами в различных точках обмотки (рисунок 8-4). Отводы обычно выражаются в процентах от общего числа витков и, следовательно, в процентах от приложенного выходного напряжения.

Три автотрансформатора соединены звездой или два — треугольником, при этом отводы выбраны для обеспечения соответствующего пускового тока.

На двигатель сначала подается питание при пониженном напряжении путем замыкания контактов A.

Рисунок 8-4: Автотрансформаторный пускатель

Через короткое время автотрансформаторы выключаются из цепи путем размыкания контактов A и замыкания контактов B, таким образом, на двигатель подается полное напряжение.Автотрансформаторы не обязательно должны иметь большую мощность, поскольку они используются только в течение очень короткого периода времени.

Твердотельные пускатели:
В твердотельных пускателях

используются тиристоры или другие твердотельные устройства (например, кремниевый управляемый выпрямитель, симисторы, транзисторы и т. Д.) Для управления напряжением, подаваемым на двигатель. Тиристор — это, по сути, электронный переключатель, который может заменить механический контактор. Однако, в отличие от механического контактора, тиристор можно включать и выключать в определенной точке кривой переменного тока во время каждого цикла.Для 60-тактного переменного тока это может быть 120 раз в секунду на фазу (т. Е. Цикл включения-выключения за полупериод). Уменьшение времени включения во время каждого цикла приводит к уменьшению среднего выходного напряжения на двигателе. Постепенно увеличивая время включения, напряжение постепенно увеличивается до полного напряжения. За счет снижения напряжения при запуске также уменьшается ток. В результате время запуска обычно увеличивается по сравнению с запуском сетевого напряжения. Функция запуска не экономит энергию, а скорее решает проблемы запуска, включая падение напряжения и механическую защиту.

Поскольку тиристорами можно точно управлять, можно (в зависимости от характеристик отдельного пускателя) ограничить пусковой ток, а также обеспечить плавную остановку (очень полезно для таких нагрузок, как конвейеры деталей, чтобы предотвратить относительное смещение ленты).

Пусковой ток и крутящий момент легко регулируются, а твердотельные пускатели часто включают в себя другие функции, такие как защита от перегрузки. См. Также Контроллер коэффициента мощности.

Рисунок 8-5: Твердотельный пускатель (упрощенный)

В диммерах используются тиристоры для приглушения света.Поворот ручки или перемещение ползунка изменяет время включения тиристора в течение каждого ½ цикла. Полная яркость достигается при включении тиристора в начале каждого ½ цикла.

Звезда-треугольник Начало:

Пуск звезда-треугольник (рисунок 8-6) может использоваться с двигателями, у которых доступны все шесть выводов обмоток статора (на некоторых двигателях доступны только три вывода).

Рисунок 8-6: Стартер звезда-треугольник

При первом замыкании контактов A и B обмотки соединяются по схеме звезды, при которой на двигатель подается только 57% номинального напряжения.

Затем подается полное напряжение путем повторного включения двигателя по схеме треугольника путем замыкания контактов C и размыкания контактов на A.

Пусковой ток и крутящий момент составляют 33% от их полного номинального напряжения, что ограничивает применение нагрузок, требующих очень низкого пускового момента.

Пускатели этого типа имеют большие размеры и являются дорогостоящими, поскольку для выполнения этой задачи требуется много контакторов. Такие нагрузки, как большие чиллеры, могут использовать пускатель звезда-треугольник. Твердотельные пускатели становятся менее дорогими и конкурируют с этой специальной схемой двигатель / пускатель.

Пуск частотно-регулируемого привода:

Частотно-регулируемые приводы

(VFD) также являются эффективным средством запуска двигателя. Разгоняя двигатель до скорости за счет линейного увеличения частоты подаваемого на двигатель напряжения, можно минимизировать пусковой ток, сохраняя при этом достаточный крутящий момент для управления нагрузкой. Такое применение частотно-регулируемых приводов не экономит энергию; однако приложения с переменным крутящим моментом делают.

Регулятор коэффициента мощности:

Контроллер коэффициента мощности (PFC) — это твердотельное устройство, которое снижает напряжение на двигателе, когда двигатель слегка нагружен.Ток намагничивания и резистивные потери снижаются пропорционально уменьшению напряжения. При увеличении нагрузки напряжение повышается до нормального. Снижение напряжения приводит к повышению коэффициента мощности в эти периоды низкой нагрузки.

Произведено

корректоров коэффициента мощности для одно- и трехфазных асинхронных двигателей. Для экономии энергии средняя нагрузка двигателя должна быть минимальной в течение продолжительных периодов работы. Устройства с постоянной нагрузкой, такие как компрессоры, не подходят для использования в качестве корректоров коэффициента мощности, если двигатель оптимально рассчитан на нагрузку.Двигатель настольной пилы может быть потенциальным применением, если двигатель работает в течение продолжительных периодов времени, а производительность по материалу не является постоянной. PFC могут также обеспечивать функции плавного пуска и останова.

Варианты PFC, первоначально разработанные НАСА в 1984 году, продаются уже несколько лет. Многие из них были проданы на потребительский рынок в качестве энергосберегающих устройств. Несмотря на то, что основная концепция разумна, вилки мало что сделают для экономии энергии в современных приборах, которые должны быть энергоэффективными.Старые бытовые приборы, такие как холодильники, могут обеспечить умеренную экономию энергии при использовании этих устройств.

Стартеры с частичной обмоткой:

Пускатели с частичной обмоткой иногда используются в двигателях с двойным напряжением, например в двигателях 230/460 В. Эти двигатели имеют два набора обмоток, которые подключены параллельно для низкого напряжения и последовательно для работы с высоким напряжением.

При использовании более низкого напряжения двигатели можно запустить, предварительно запитав только одну обмотку.Это ограничивает пусковой ток и крутящий момент примерно до половины значений полного напряжения. Вторая обмотка затем подключается нормально, когда двигатель приближается к рабочей скорости.

Пускатели однофазных двигателей

Однофазные двигатели обычно менее 10 л.с. Пускатели варьируются от простого выключателя с сухим контактом для небольших однофазных двигателей до магнитных контакторов для больших размеров.

Твердотельные пускатели

могут использоваться для двигателей с плавным пуском для ограничения пускового тока, а также для обеспечения возможности регулирования скорости.Этот тип стартера особенно подходит для сельскохозяйственных нужд, поскольку он позволяет использовать более мощные двигатели на ограниченных однофазных линиях.

Как отмечалось ранее, магнитные пускатели всегда рекомендуются, если важна безопасность. Простой выключатель может стоить всего несколько долларов, тогда как магнитный пускатель может стоить 100 долларов и более; однако предотвращение серьезных травм может сделать магнитный пускатель бесценным.

Пускатели двигателей постоянного тока

Поскольку сопротивление постоянному току большинства якорей двигателя низкое (0.05 до 0,5 Ом), и поскольку противо-ЭДС не существует до тех пор, пока якорь не начнет вращаться, необходимо использовать внешнее пусковое сопротивление последовательно с якорем двигателя постоянного тока, чтобы поддерживать начальный ток якоря на безопасном уровне. Когда якорь начинает вращаться, противо-ЭДС увеличивается. Поскольку противо-ЭДС противодействует приложенному напряжению, ток якоря уменьшается.

Когда двигатель набирает нормальную скорость и на якорь подается полное напряжение, внешнее сопротивление последовательно с якорем уменьшается или устраняется.Управление пусковым сопротивлением в двигателе постоянного тока осуществляется вручную, оператором или любым из нескольких автоматических устройств. Автоматические устройства обычно представляют собой просто переключатели, управляемые датчиками скорости двигателя (рис. 8-7).

Еще одно средство запуска двигателей постоянного тока — это электронные пускатели пониженного напряжения, которые уменьшают пусковые токи. Этот тип управления особенно популярен там, где требуется регулирование скорости.

Двигатель постоянного тока реверсируется путем изменения направления тока в якоре.Поскольку ток якоря меняет направление, ток через межполюсник также меняется на противоположный. Следовательно, межполюсник сохраняет правильную полярность для обеспечения автоматической коммутации.

Рисунок 8-7: Пример пускателя двигателя постоянного тока

г. Остановка двигателя

Самый распространенный метод остановки двигателя — это снять напряжение питания и дать двигателю и нагрузке возможность остановиться. Однако в некоторых приложениях двигатель должен останавливаться быстрее или удерживаться на месте с помощью какого-либо тормозного устройства.

Электрический тормоз

В электрическом торможении используются обмотки двигателя для создания тормозящего момента. Кинетическая энергия ротора и нагрузки рассеивается в виде тепла в стержнях ротора двигателя. Два способа электрического торможения — это заглушка и динамическое торможение.

Забивание приводит к очень быстрой остановке асинхронного двигателя за счет подключения двигателя для обратного вращения во время его работы. Чтобы предотвратить реверсирование двигателя после его остановки, питание отключается с помощью переключателя нулевой скорости.

Динамическое торможение достигается отключением источника питания переменного тока от двигателя и приложением постоянного тока к одной из фаз статора.

Ни заглушка, ни динамическое торможение не могут удерживать двигатель в неподвижном состоянии после его остановки.

Ручные циркулярные и переносные торцовочные пилы часто используют электрическое торможение. Когда переключатель отпускается, двигатель останавливает вращающееся лезвие быстрее, чем если бы он двигался по инерции. Если эта функция перестает работать на универсальном двигателе, проверьте щетки на износ и при необходимости замените.

Рекуперативное торможение

Регенеративное торможение — это средство замедления двигателя до состояния покоя путем временного преобразования его в генератор при подаче команды останова. Выходной сигнал двигателя (теперь генератора) рассеивается через силовые резисторы или используется для зарядки аккумулятора.

Регенеративное торможение используется в гибридных электромобилях. Часть энергии рассеивается обычными тормозами, а часть возвращается аккумуляторной батарее транспортного средства. Для транспортных средств такое расположение необходимо для того, чтобы водитель мог лучше контролировать торможение.Приемлемость заряда аккумулятора зависит от его уровня заряда.

Механическое торможение

Механическое торможение относится к устройствам, внешним по отношению к двигателю, которые обеспечивают тормозной момент.

В основном полагаются на трение в барабанном или дисковом тормозе, устанавливаются с помощью пружины и отпускаются соленоидом или двигателем.

Эти устройства могут удерживать двигатель в неподвижном состоянии.

Вихретоковый тормоз — это электромеханическое устройство, которое обеспечивает замедление крутящего момента путем создания вихревых токов в барабане через электромагнитный ротор, прикрепленный к валу двигателя.Величиной тормозного усилия можно управлять, изменяя ток ротора.

Вихретоковые тормоза не могут удерживать двигатель в неподвижном состоянии.

г. Контроль скорости двигателя

Ниже приведены примеры типичных регуляторов скорости двигателя. (Эта тема более подробно освещена в Руководстве по регулируемому приводу ).

Управление скоростью можно разделить на пять основных частей:

  1. Моторы многоскоростные.
  2. Управление асинхронным двигателем с фазным ротором
  3. Контроллеры двигателей постоянного тока
  4. Регулируемые приводы для асинхронных и синхронных двигателей.
  5. Механический регулятор скорости

Многоскоростные двигатели

Асинхронные двигатели

с многоскоростной обмоткой подходят для приложений, требующих до четырех дискретных скоростей. Скорость выбирается путем соединения обмоток в различных конфигурациях и практически постоянна при каждой настройке. Эти двигатели часто используются в таких устройствах, как вентиляторы и насосы.

Обычно многоскоростные двигатели не особенно эффективны при пониженной скорости.Поэтому этот тип двигателя — плохой выбор для вращения вентиляторов на низкой скорости в системах с постоянным потоком воздуха. ECM будет лучшим выбором для вентиляторов с регулируемой скоростью.

Управление двигателем с обмоткой ротора

Характеристики крутящего момента асинхронного двигателя с фазным ротором можно изменять в широком диапазоне, добавляя внешнее сопротивление к цепи ротора через контактные кольца. Мощность, извлекаемая из контура ротора, либо расходуется в виде тепла, либо восстанавливается и преобразуется в полезную электрическую или механическую энергию.

Для двигателей с фазным ротором требуется более серьезное техническое обслуживание. Требуется периодическая чистка и замена щеток.

Управление двигателем постоянного тока

Управлять двигателем постоянного тока проще всего, поскольку скорость пропорциональна напряжению якоря. Скорость можно изменять в очень широком диапазоне.

Напряжение постоянного тока может быть преобразовано из переменного тока выпрямителями с фазным управлением или генерироваться мотор-генераторной установкой (система Ward Leonard).

В беговых дорожках для упражнений обычно используются двигатели 90 В постоянного тока, скорость которых регулируется регулятором постоянного напряжения переменного напряжения.

Частотно-регулируемые приводы (ЧРП) для асинхронных и синхронных двигателей

Частотно-регулируемые приводы (VFD) применяются, когда необходимо регулировать скорость (индукционную и синхронную) и устранять скольжение (индукцию). Скорость асинхронных двигателей можно регулировать электрическими и механическими средствами. Частотно-регулируемые приводы управляют скоростью двигателя электрически.

Использование частотно-регулируемого привода может повысить общую энергоэффективность, несмотря на то, что сам привод потребляет энергию.Приложения, в которых требования к нагрузке варьируются в широком диапазоне со значительной частичной нагрузкой, делают частотно-регулируемые приводы привлекательным вариантом. Общая экономия энергии достигается за счет использования частотно-регулируемых приводов по сравнению с альтернативными методами изменения мощности (например, заслонки вентилятора и рециркуляция насоса).

ЧРП

работают, изменяя частоту переменного напряжения, подаваемого на двигатель, с помощью полупроводниковых устройств. Напряжение также регулируется для обеспечения постоянного отношения напряжения к частоте. Они стали предпочтительным способом достижения работы с регулируемой скоростью, поскольку они относительно недороги и очень надежны.

Способность двигателя к эффективному охлаждению снижается по мере замедления двигателя.

Увеличение мощности двигателя или обеспечение встроенной принудительной вентиляции может потребоваться при длительной работе на низких скоростях и высоких нагрузках.

Работа на разных скоростях может вызвать механические резонансы в приводном оборудовании. Эти скорости должны быть определены и запрограммированы вне рабочего диапазона частотно-регулируемого привода.

ЧРП

генерируют гармонические напряжения и токи, которые в некоторых случаях могут вызывать нежелательные эффекты в системе распределения электроэнергии и влиять на работу оборудования.Иногда для минимизации этих эффектов потребуются изолирующие трансформаторы, сетевые реакторы или фильтрующие устройства. Некоторые частотно-регулируемые приводы нового поколения устраняют гармоники изнутри и устраняют требования внешнего подавления.

Следующий график допустимого крутящего момента двигателей A&B конструкции NEMA из-за пониженного охлаждения при работе на пониженных скоростях может использоваться в качестве руководства для снижения номинальных характеристик двигателей или выбора двигателя соответствующего увеличенного размера (Рисунок 8-8).

ЧРП в последние годы стали дешевле и надежнее.Тем не менее, сначала следует оценить, нужен ли частотно-регулируемый привод или доступно более простое решение. Следует оценить, сколько времени двигатель будет частично загружен, чтобы определить, достижима ли значительная экономия или нет. Если частотно-регулируемый привод не обходится, когда двигатель работает с полной или близкой к ней нагрузкой, частотно-регулируемый привод будет потреблять от 2% до 5% от общей номинальной нагрузки, и его эксплуатация может стоить дороже, чем двигатель с фиксированной скоростью.

Рисунок 8-8: Влияние пониженного охлаждения на крутящий момент

Применение частотно-регулируемого привода может вызвать скачки напряжения, значительно превышающие номинальное напряжение двигателя, и может привести к выходу из строя системы изоляции.Это связано с взаимодействием частоты переключения ШИМ и формы волны, длины кабеля, питающего двигатель, и индуктивности двигателя.

Повышенная нагрузка на изоляцию двигателя может возникнуть из-за скачков напряжения. Высокочастотное прерывание от частотно-регулируемого привода может вызвать выбросы очень высокого напряжения, которые могут быстро разрушить обычную изоляцию двигателя.

Эту проблему можно свести к минимуму, используя соответствующую фильтрацию (сетевые реакторы), сохраняя короткие участки кабеля (<100 футов), используя двигатели с инверторным режимом работы с улучшенными системами изоляции и гарантируя, что отремонтированные двигатели имеют модернизированные системы изоляции.

Механический регулятор скорости

Скорость движения нагрузки также можно регулировать с помощью устройств, внешних по отношению к двигателю. Примеры включают бесступенчатую трансмиссию, гидравлическую муфту, вихретоковые муфты и привод магнитной муфты. Эти устройства преобразуют номинальную скорость двигателя в требуемую скорость нагрузки.

В приводе с магнитной муфтой могут использоваться электромагниты или более поздние разработки, в которых используются магниты из редкоземельных элементов [например, неодим / железо / бор (Ne / Fe / B)] для передачи крутящего момента между двигателем и нагрузкой.Магнитная муфта позволяет двигателю запускаться без нагрузки и постепенно прикладывать крутящий момент.

Механические устройства регулирования скорости имеют внутренние потери, но эти потери обычно меньше, чем при использовании других средств управления, таких как дросселирование насоса или заслонка вентилятора. Экономия энергии для центробежных нагрузок с частичной нагрузкой может составлять 30% или более по сравнению с методами механического дросселирования (см. П. 15). Последнее утверждение также применимо к частотно-регулируемым приводам.

Предыдущая: Выбор двигателя | Содержание | Далее: Техническое обслуживание

20 факторов, которые следует учитывать при покупке электродвигателя

При поиске электродвигателя или мотор-редуктора для вашего приложения важно учитывать требования, выходящие за рамки скорости, крутящего момента, мощности и напряжения.В этой статье мы обсудим 20 факторов, на которые стоит обратить внимание, прежде чем выбирать электродвигатель.

  1. Напряжение: Будет ли у вас доступ к сетевой розетке или вам нужен продукт, который может работать от батареек? Если имеется настенная розетка, напряжение стандартное (115 вольт) или промышленное (230+ вольт)?

  2. Частота: Двигатели работают с частотой 60 Гц для продуктов, работающих в Соединенных Штатах, но если ваш продукт будет использоваться за пределами США, вам может потребоваться выбрать вариант 50 Гц или 50-60 Гц.

  3. Скорость: Есть ли установленная скорость или диапазон скоростей, при которых двигатель должен работать? Если важны точные или регулируемые скорости, вам может потребоваться добавить управление двигателем.

  4. Крутящий момент: Какой пусковой момент потребуется вашему приложению? Будет ли гравитация препятствием, которое нужно учитывать? Меняется ли требуемый крутящий момент двигателя в течение всего периода работы двигателя? Какое значение крутящего момента в «наихудшем сценарии» потребуется для вашего приложения?

  5. Мощность: По вашему мнению, количество энергии, необходимой вашему приложению, равно мощности, которую оно фактически использует? Предоставляя спецификации, знайте, используете ли вы рабочую мощность или максимальную мощность.

  6. Рабочий цикл: Будет ли ваше приложение работать непрерывно (достаточно долго, чтобы двигатель достиг полной рабочей температуры) или короткими импульсами со временем для полного охлаждения двигателя между циклами? Двигатели, которые работают с перебоями, часто могут использовать двигатель меньшего размера, чем двигатели с той же скоростью и крутящим моментом, но работающие непрерывно. Посмотрите наше видео, чтобы узнать больше о важности рабочих циклов при выборе двигателя.

  7. Жизненный цикл: Каков срок службы вашего продукта? Приложения, которые работают с перебоями, часто могут обойтись более коротким жизненным циклом и более высокими требованиями к техническому обслуживанию двигателей постоянного тока и универсальных двигателей.Для приложений, которые работают непрерывно и которым необходимо работать в течение тысяч часов без обслуживания, может потребоваться двигатель переменного тока или бесщеточный двигатель постоянного тока с гораздо более длительным сроком службы.

  8. Степень защиты корпуса и окружающая среда: Каким факторам окружающей среды будет подвергаться двигатель? Вам нужна повышенная защита от воды или пыли? Есть ли у приложения особые требования — например, нержавеющая сталь в пищевой промышленности — или нужны ли профилактические меры против коррозионных материалов? Ознакомьтесь с полной таблицей рейтингов IP.

  9. Размер рамы и конфигурация: Имеется ли ограниченное пространство в приложении, которое ограничивает выбор доступных вам двигателей? Нужно ли располагать выходной вал двигателя определенным образом, чтобы работать с конструкцией продукта — будет ли работать рядный редуктор или вам нужна конфигурация под прямым углом?

  10. Температура окружающей среды: Будет ли ваш продукт работать при очень высоких или низких температурах? Знание потенциального диапазона климатических условий может помочь при определении того, какие материалы, такие как смазка маслом или консистентной смазкой, важны для конструкции двигателя.

  11. Высота: Будут ли моторы работать на возвышенностях? Большая высота (высота от 5000 футов и выше) означает более разреженный воздух, что меняет ожидаемые характеристики двигателя.

  12. Шум: Все двигатели издают некоторый шум из-за движущихся частей, но для некоторых приложений, которые находятся в общественных местах или в больницах, важно, чтобы двигатель работал как можно тише. Дополнительное снижение шума может быть достигнуто за счет изменения конфигурации шестерен или корректировки материалов.

  13. Вентиляционная система: Будет ли доступен тип вентиляционной системы, который вам нужен или который вам нужен, для приложений, требующих более высокой степени защиты от проникновения? Двигатели без вентиляции обеспечивают лучшую защиту от элементов, чем двигатели с вентиляторным охлаждением, но им также требуется гораздо больше времени для охлаждения двигателя после работы.

  14. Устройство обратной связи: Вам нужно понимать, как работает ваш двигатель? Энкодеры и датчики на эффекте Холла собирают данные с двигателя и могут быть объединены с устройством управления, что позволяет регулировать скорость и направление двигателя.

  15. Контроль: Работает ли ваше приложение с хрупкими предметами и требует плавного пуска или остановки, или вы хотите иметь возможность регулировать скорость или регулярно менять направление вращения двигателя? Может ли ваше приложение работать более чем на одном напряжении? Органы управления двигателем могут использоваться для настройки характеристик двигателя, но они также обеспечивают защиту от перегрузки по току и другую защиту. Найдите элементы управления Groschopp AC и BLDC.

  16. Эксплуатационные расходы: Прежде чем вкладывать средства в двигатель для вашего приложения, сравните ожидаемые эксплуатационные расходы каждого типа двигателя на основе КПД двигателя, ожидаемого срока службы, технического обслуживания, первоначальных затрат и т. Д.Вы можете скачать наш бесплатный калькулятор мощности крутящего момента и КПД, чтобы определить эксплуатационные расходы двигателя.

  17. КПД: КПД двигателя зависит от многих факторов. Коэффициенты эффективности более важны для электродвигателей мощностью более одной лошадиной силы, потому что они составляют большую часть потребляемой энергии. Двигатели с дробной мощностью также имеют тенденцию быть более эффективными, чем встроенные двигатели, из-за их конструкции и конструкции.

  18. Техническое обслуживание: Прежде чем окончательно принять решение о двигателе, убедитесь, что это практичный выбор для применения.Если вы выберете двигатель постоянного тока, сможет ли кто-нибудь регулярно получать к нему доступ для замены щеток и выполнения другого обслуживания?

  19. Нагрузки: Имеет ли ваше приложение дело с диапазоном нагрузок или нагрузка постоянна? Будут ли изменения нагрузки постепенными или внезапными? Если вы имеете дело с диапазоном нагрузок, обязательно укажите несколько точек нагрузки при определении характеристик двигателя.

  20. Задний привод: Важно ли, чтобы двигатель в вашем приложении оставался в заблокированном положении при отключении электроэнергии? Вам нужно иметь возможность легко управлять двигателем без использования энергии? Для грузов с большой массой движение задним ходом может быть полезным, поскольку оно позволяет грузу двигаться по инерции до остановки и защищает коробку передач в случае потери мощности.В зависимости от области применения может потребоваться добавить тормоз к двигателю. Чтобы узнать больше о заднем приводе, посмотрите наше видео.

На этом мы завершаем список вопросов, которые следует учитывать при покупке электродвигателя. В зависимости от вашего применения или конкретных потребностей двигателя могут потребоваться дополнительные факторы. Если вы не уверены, какая из этих спецификаций важна для вашего приложения, обсудите список с производителем мотор-редуктора, чтобы убедиться, что вы устанавливаете подходящий двигатель.Свяжитесь с нашей компетентной командой по адресу [email protected] или по телефону 800-829-4135. Как всегда, мы здесь, чтобы помочь!

Электрическая схема шлифовального станка. Принципиальная схема заграждения. Терминальные условия болгарской и профилактической службы

В прошлой статье я рассказал, как подключить и запустить двигатель на 380 вольт в однофазную сеть 220 В. Теперь я расскажу, как подключить однофазный электродвигатель от сломанной стиральной машины, пылесоса. , так далее.Его можно успешно использовать и для других целей в хозяйстве, например, для заточки приводов, полировальных машин, газонокосилок и т. Д.

Цепь коллекторного электродвигателя 220 вольт

В электродрелях, перфораторах, шлифовальных машинах и некоторых моделях машинно-моечных машин используется синхронный коллекторный двигатель. Он успешно запускается и работает в однофазных сетях без лишних пусковых установок.

Для, для подключения коллекторного электродвигателя , необходимо соединить между собой перемычкой два конца №2 и №2.3, один от якоря, а второй от статора. А оставшийся 2-й конец подключить к источнику питания 220 вольт.

Помните, что при подключении коллекторного электродвигателя без блока электроники он будет работать только на максимальных оборотах, а при запуске это сильный рывок, большой пусковой ток, пружины на коллекторе.

Может быть мотор и 2 быстроходных, тогда 3 конца от половины его обмотки пойдут от статора. При подключении к нему скорость вращения вала уменьшится, но это увеличивает риск нарушения изоляции при запуске двигателя.

Для изменения направления вращения необходимо поменять посадочные места редактора или концов привязки.

Схемы подключения однофазных асинхронных электродвигателей

Если бы в однофазных электродвигателях в статоре была бы только одна обмотка, то внутри нее электромагнитное поле было бы пульсирующим, а не вращающимся. И запуск мог бы произойти только после развала вала рукой. Поэтому для самостоятельного пуска асинхронных двигателей добавляется вспомогательная обмотка, в которой фаза с конденсатором или индуктивностью сдвинута на 90 градусов.Пуск и толкание ротора электродвигателя в момент включения. Основные схемы включения показаны на рисунке.

Первые две схемы предназначены для подключения пуска в момент пуска двигателя, но не более 3 секунд по длительности. Для этого используйте реле или кнопку запуска, которую вы хотите нажать и удерживать, пока двигатель не запустится.

Пресс класс

Скажи ВК

Уважаемые посетители !!!

По прошествии определенного периода эксплуатации болгарки характерны поломки, такие как снос графитовых щеток, дальнейшее прогорание обмоток статора.Конечно, сам износ имеет место с точки зрения механики. Для завершения темы: «Как отремонтировать болгарку» рассмотрим электрическую схему коллекторного двигателя переменного тока, так как этот двигатель установлен в болгарке.

Цепь коллекторного двигателя переменного тока

На схеме (рис. 1) показаны электрические соединения обмоток статора, ротора и графитовых щеток. Графитовые щетки в электродвигателе установлены в держатели ремня. Щетки контактируют с пластинами коллектора.Некоторые концы обмоток статора подключены к внешнему источнику энергии. Остальные концы обмоток статора соединены с графитовыми щетками, электрическая цепь замыкается на обмотках ротора.

Болгарский револьверный регулятор

соединен проводами с коллекторной цепью двигателя последовательно. Схема подключения регулятора оборотов должна быть указана на корпусе регулятора или в болгарской инструкции по эксплуатации.

Болгарский прибор

По устройству болгарки все указано на рисунке и пояснений не требуется.С помощью ведомой и ведущей конической шестерни передается вращение от электродвигателя на вал шестерни.

Неисправность электродвигателя коллектора

Возможные причины поломки электродвигателя Булгарии следующие:

  • ротор коллектора износа;
  • бланш графитовых щеток;
  • горящие обмотки статора;
  • пт обмотки ротора;
  • Отсутствие контактного соединения концов обмоток статора с графитовыми щетками;
  • механическое повреждение провода троса у основания вилки;
  • механическое повреждение провода по длине кабеля;
  • отказ конденсатора,

, а также другие возможные причины, связанные с разрывом в электрической цепи.

Проверка электродвигателя коллектора

Причина неисправности коллекторного двигателя определяется измерительным прибором, на примере таких устройств как:

  • стрелочный тестер;
  • омметр;
  • мультиметр.

При отсутствии измерительного устройства Любой зазор можно определить с помощью индикаторной отвертки.

Так скажем, выдержка обмоток статора (рис. 3) обычно вызвана общим перегревом электродвигателя.В этом случае изоляция проводов в обмотке статора и сама обмотка могут клонироваться на корпусе станины. Чтобы установить такую ​​возможную причину Неисправности, один конец зонда устройства подсоединяют к снятому концу провода обмотки статора, второй конец зонда подсоединяют к корпусу станины.

Для проверки обмотки ротора доказательства прибора должны быть соединены с ламелями (пластинами) коллектора (рис. 4).

Вот и все. Следуйте заголовку.

Твитнуть

Скажи ВК

Пресс класс

    подскажите пожалуйста сечение провода обмотки обмотки болгарки Kolner 580 Вт.ол-в витков 167

    Здравствуйте господа электрики!
    Подскажите, пожалуйста, почему электродвигатель болгарки может греться при вращении вращения в течение 2-3 минут после включения холода после замены ротора.
    Изначально при работе алмазный диск на новом шлифовальном станке перегревался из-за остановки диска на полном вращении Ротор.Разобрал, проверил ротор — обрыв цепи на коллекторе (две ламели черного цвета). Больше никаких элементов не проверялось. Поставили новый ротор — без нагрузки начал греться.

    Здравствуйте!
    Подскажите пожалуйста — после замены такого якоря перфоратора http://rotorua.com.ua/product/jakor-perforator-einhell-858/ Ствол перфоратора начал вращаться в другую сторону. Какие могут быть причины? Неисправный якорь или несоответствие? Спасибо за ответ.

Если в вашем арсенале есть старый угловой шлифовальный станок, не спешите списывать его со счетов.Используя простую электрическую схему, устройство можно легко модернизировать, добавив функцию изменения частоты оборотов. Благодаря простому регулятору, который фактически собирается своими руками за несколько часов, функциональность устройства значительно возрастет. Имея пониженную частоту вращения, болгарка может применяться как шлифовально-точильный станок для различных видов материалов. Новые возможности появляются за счет использования дополнительных насадок и защелок.

Почему у болгарки низкие обороты?

Встроенная функция контроля скорости вращения диска позволяет деликатно обрабатывать такие материалы, как пластик или дерево.Низкие обороты повышают комфорт и безопасность. Эта функция особенно полезна в электротехнической и радиотехнической практике, в автосервисах и реставрационных мастерских.

Кроме того, среди профессиональных пользователей электроинструмента существует устойчивое мнение, что чем проще устройство устроено, тем надежнее. А дополнительную услугу «фарш» лучше выносить за пределы силового агрегата. При такой ситуации ремонт оборудования значительно упрощается. Поэтому некоторые компании специально производят удаленные индивидуальные электронные регуляторы, которые подключаются к машинному шнуру.

Контроль валков и плавный пуск — то, что вам нужно

В современных шлифовальных машинах используются две важные функции, повышающие надежность и безопасность инструмента:

  • Контроль валков — устройство, предназначенное для изменения числа оборотов двигателя в различные режимы работы;
  • плавный пуск — схема, обеспечивающая медленное увеличение оборотов двигателя от нуля до максимума при включении устройства.

Применяется в электромеханических приборах, в конструкции которых использован коллекторный двигатель.Способствуют снижению износа механической части агрегата при включении. Уменьшите нагрузку на электрические элементы механизма, запустив их в работу постепенно.

Как показали исследования свойств материалов, наиболее интенсивная работа узлов трения происходит при резком переходе от состояния покоя к скорости быстрого движения. Например, на одном пуске двигателя внутреннего сгорания в автомобиле износ поршневой группы равен 700 км пробега.

При включении питания скачкообразный переход от остального отдыха к вращению диска со скоростью 2,5-10 тысяч оборотов в минуту. Тем, кто работал с болгаркой, хорошо известно ощущение, что станок просто «вырывается из рук». Именно в этот момент происходит подавляющее количество поломок, связанных с механической частью агрегата.

Обмотки статора и ротора тоже испытывают не меньше. Коллекторный двигатель запускается в режиме короткого замыкания, электродвижущая сила уже толкает вал вперед, но инерция все равно не дает ему вращаться.В катушках электродвигателя происходит скачок пускового тока. И хотя конструктивно они рассчитаны на такую ​​работу, рано или поздно наступает момент (например, при скачке напряжения в сети), когда изоляция обмотки не выдерживает и происходит перекрестное замыкание.

При включении в электрической схеме средства цепи плавного пуска и изменении оборотов двигателя все вышеперечисленные проблемы автоматически исчезают. Помимо прочего, проблема «пропадания» напряжений в общей сети решается на момент запуска ручного инструмента.А это значит, что холодильник, телевизор или компьютер не будут подвержены опасности «храбрости». А предохранительные автоматы на счетчике не сработают и отключат ток в доме или квартире.

Схема плавного пуска применяется в шлифовальных машинах средней и высокой ценовой категории, блок регулировки оборотов — в основном в профессиональных моделях Уш.

Регулировка оборотов позволяет обрабатывать болгаркой мягкие материалы, выполнять тонкую шлифовку и полировку — на высоких оборотах дерево или краска просто сгорят.

Дополнительные электрические цепи увеличивают стоимость инструмента, но увеличивают срок службы и уровень безопасности при эксплуатации.

Как собрать схему регулятора своими руками

Самый простой регулятор мощности, подходящий для болгарки, паяльника или лампочек, несложно собрать своими руками.

Принципиальная электрическая схема

Для того, чтобы собрать простейший револьверный регулятор для болгарки, необходимо приобрести элементы, изображенные на этой схеме.

Схема управления креном

  • R1 — резистор сопротивлением 4,7 кОм;
  • VR1 — быстродействующий резистор, 500 кОм;
  • C1 — конденсатор 0,1 мкФ х 400 В;
  • DIAC — Симистор (симметричный тиристор) DB3;
  • Симистор — Simistor BT-136/138.

Схема работы

Подстроечный резистор VR1 изменяет время заряда конденсатора C1. Когда напряжение подается на схему, в первый момент времени (первый полуразмер входной синусоиды) Simistors DB3 и TRIAC замыкаются.Выходное напряжение равно нулю. КОНДЕР С1 заряжается, напряжение на нем повышается. В определенный момент времени, определяемый цепочкой R1-VR1, напряжение на конденсаторе превышает порог открытия симистора DB3, симистор открывается. Напряжение с конденсатора передается на управляющий электрод симистора симистора TRIAC, который также открывается. Через открытую симистор начинает течь. В начале второй половины синусоидальной синусоиды симисторы замыкаются до тех пор, пока конденсатор С1 не захватит обратно в противоположном направлении.Таким образом, на выходе получается импульсный сигнал. комплексная форма, амплитуда которой зависит от времени работы цепочки C1-VR1-R1.

Заказать сборку

Сборка по данной схеме не затруднит даже начинающего радиолюбителя. Запчасти есть в наличии, купить их можно в любом магазине. В том числе и выпадают из старых досок. Порядок сборки регулятора на тиристорах Далее:

Как подключить прибор к болгарке, варианты

Подключение регулятора зависит от того, какой тип устройства выбран.Если используется простая схема, достаточно встроить ее в канал электроинструмента.

Установка самодельных сборов

Готовых рецептов установки нет. Каждый, кто решил оборудовать регулятор ESM, имеет его в соответствии с его целями и моделями инструментов. Кто-то вставляет устройство в ручку держателя, кто-то в специальную дополнительную коробку на корпусе.

В разных моделях Пространство внутри корпуса кофемолки может быть разным. У некоторых достаточно свободного места для установки блока управления.В других случаях необходимо взять его на поверхность и закрепить другим способом. Но хитрость в том, что, как правило, в задней части инструмента всегда есть некая полость. Он предназначен для циркуляции воздуха и охлаждения.

Полость в задней части аппарата

Обычно здесь заводской револьверный регулятор. Сделанное своими руками можно разместить в этом пространстве. Чтобы регулятор не перегружал, на радиатор следует установить тиристоры.

Видео: Плавный запуск плюс и регулировка оборотов двигателя

Особенности готового блока

При покупке и установке заводского регулятора внутри болгарки чаще всего приходится доработать корпус — вырезать в нем отверстие для вывода регулировочного колеса .Но это может отрицательно сказаться на жесткости кожуха. Поэтому предпочтительнее установка устройства.

Регулировочное колесо меняет обороты

Цифры на регулировочном колесе указывают количество оборотов шпинделя. Значение не абсолютное, а условное. «1» — минимальные обороты, «9» — максимальные. Остальные числа используются для ориентации при регулировке. Расположение колеса на корпусе другое. Например, на Bosch PWS 1300-125 CE, WortEx AG 1213-1 E или WATT WWS-900 он расположен у основания ручки.В других моделях, например Makita 9565 CVL, регулировочное колесо находится в конце кожуха.

Схема подключения контроллера к болгарке несложная, но иногда не так просто протянуть кабели к кнопке, которая находится на другом конце корпуса прибора. Задача может решить выбор оптимального сечения провода или вывода на поверхность кожуха.

Регулятор подключается по схеме

Хороший вариант — установка регулятора на поверхность устройства или крепление к сетевому кабелю.Не всегда все получается с первого раза, иногда приходится тестировать устройство, после чего вносить какие-то корректировки. И это проще сделать, когда доступ к его элементам открыт.

Важно! Если нет опыта работы с электрическими схемами, целесообразнее приобрести готовый заводской регулятор или ушной клапан, оснащенный этой функцией.

Крепление к сетевому шнуру

Инструкция по эксплуатации прибора

Главное правило при работе болгарки с самодельным регулятором оборотов — соблюдение режима работы и отдыха.Дело в том, что двигатель, работающий на «отрегулированном» напряжении, особенно греется. При шлифовании на малых оборотах важно делать частые перерывы, чтобы не сгорела обмотка коллектора.

Также настоятельно рекомендуется включать инструмент, если регулятор оборотов установлен на минимум — низкого напряжения недостаточно для прокрутки ротора, пластина коллектора останется в режиме короткого замыкания, обмотки начнут перегреваться. Выкрутите переменный резистор на максимум, затем включив EARM, уменьшите обороты до нужного значения.

Соблюдение правильного порядка включения и регулировки позволит болгарке эксплуатироваться бесконечно долгое время.

Кроме того, следует понимать, что регулировка скорости вращения на болгарке происходит по принципу водопроводного крана. Аппарат не увеличивает количество оборотов, он может их только понизить. Из этого следует, что если максимальная паспортная скорость составляет 3000 об / мин, то при подключении контроллера Revolt болгарка будет работать в диапазоне ниже максимальной скорости.

Внимание! Если в УСМ уже есть электронные схемы, например, уже оборудованные регулятором оборотов, то тиристорный регулятор работать не будет. Внутренние схемы Аппарат просто не включается.

Видео: Самодельный регулятор напряжения

Оснащение болгарской схемы регулирования оборотов двигателя повысит эффективность использования прибора. и расширить его функциональный диапазон. Это также сэкономит технологический ресурс шлифовального станка и увеличит срок его службы.

У всех, кто пользуется болгаркой не один год, она ломалась. Поначалу каждый мастер пытался самостоятельно отремонтировать шлифовальный станок искрящимися искрами, надеясь, что она заработает после замены щеток. Обычно после такой попытки сломанный инструмент остается на полке с работающими обмотками. На замену покупается новая болгарка.

Сверла, шуруповерты, перфораторы, фрезы в обязательном порядке оснащаются регулятором набора роликов. Некоторые так называемые калибровочные болгарки также снабжены регулятором, а обычные болгарки имеют только кнопку включения.

Производители болгарки малой мощности сознательно не усложняют дополнительные схемы, ведь такой электроинструмент должен стоить дешево. Понятно, конечно, что срок службы недорогого инструмента всегда короче, чем у более дорогого профессионального.

Самую простую болгарку можно модернизировать, чтобы она перестала повредить редуктор и обмоточные провода якоря. Эти неприятности желательно происходить при резком, иными словами ударном пуске болгарки.

Вся модернизация заключается только в сборке электронной схемы и закреплении ее в коробке. В отдельной коробке, т.к. в ручке болгарки очень мало места.

Проверенная схема работы Выложена ниже. Изначально он предназначался для регулировки свечения ламп, то есть для работы на активной нагрузке. Ее главное достоинство? простота.

  1. Изюминкой устройства плавного пуска, концепцию которого вы видите, является микросхема К1182ПМ1Р. Данная микросхема узкоспециализированная, отечественного производства.
  2. Время разгона можно увеличить, выбрав конденсатор C3 с емкостью большего размера. Во время зарядки этого конденсатора электродвигатель максимально набирает обороты.
  3. Не нужно ставить вместо резистора R1 переменное сопротивление. Сопротивление резистора 68 ком оптимально подобрано для данной схемы. С такой настройкой можно беспрепятственно запустить болгарку мощностью от 600 до 1500 Вт.
  4. Если вы собираетесь собирать регулятор мощности, то вам необходимо заменить резистор R1 переменного сопротивления.Сопротивление в 100 кОм и более не означает занижения выходного напряжения. Зацепившись за ножки приправы для чипсов, можно вообще выключить подключенную кофемолку.
  5. Вставив тип VS1 типа TC-122-25 в силовую цепь, то есть на 25а, можно бесперебойно запустить практически любую имеющуюся болгарку мощностью от 600 до 2700 Вт. И остается большой запас мощности. в случае хитрого шлифования. Для подключения болгар мощностью до 1500 Вт достаточно импортных семян ВТ139, ВТ140.Эти менее мощные электронные ключи дешевле.

Сеатер в приведенной выше схеме полностью не открывается, обрезает напряжение сети около 15В. Такие перепады напряжения никак не сказываются на работе болгарки. Но при нагреве полупривода обороты подключенного инструмента сильно уменьшаются. Эта проблема решается установкой радиатора.

Эта простая схема имеет еще один недостаток — несовместимость с контроллером Revolt, установленным в приборе.

Собранную схему необходимо спрятать в пластиковых ящиках. Корпус из изоляционного материала важен, ведь нужно обезопасить себя от сетевого напряжения. В магазине электротоваров можно купить распределительную коробку.

К коробке прикручивается розетка и подключается кабель с вилкой, что делает эту конструкцию внешне похожей на удлинитель.

Если опыт позволяет и есть желание, можно собрать более сложную схему плавного старта.Ограниченная ниже принципиальная схема является стандартной для модуля XS-12. Этот модуль устанавливается в электроинструмент заводского производства.

Если нужно поменять ревизии подключаемого электродвигателя, то схема усложняется: установлен энтродинг на 100 ком, резистор регулировочный на 50 ком. И вы можете просто и грубо реализовать изменение сопротивления 470 кОм между резистором 47 ком и диодом.

Параллельно конденсатору С2 желательно подключить резистор сопротивлением 1 МОм (на схеме ниже он не показан).

Напряжение питания микросхемы LM358 находится в диапазоне от 5 до 35 В. Напряжение в силовой цепи не превышает 25В. Поэтому можно обойтись без дополнительной стабилизации ДЗ.

Какой бы ни была схема плавного пуска, никогда не поворачивайте инструмент под приложенной к нему нагрузкой. Любой плавный старт можно сжечь, если торопится. Подождите, пока болгарка закрутится, а потом работайте.

Ремонт стиральной машины своими руками Ремонт трансформаторов с заваренными сердечниками.Аккумулятор от литий-ионных аккумуляторов своими руками: как зарядить

На сегодняшний день в магазинах очень большой выбор электроинструментов. Все они отличаются как ценой, так и функциональными возможностями и надежностью. Практически у всех современных моделей Электродроллеры, лобзики, отвертки есть регулятор оборотов. Но болгарки с такой возможностью встречаются очень редко, а если и есть, то намного дороже. Чтобы не переплачивать, решил оснастить купленный давно пирожный. Для резки металлорежущего камня регулятор в принципе не нужен, а для шлифовки корпусов в любительской практике его просто не заменят.

Bulgarian Roll Control Concept

Итак, схема регулятора. Она очень простая, и на нашем форуме есть тема для ее обсуждения. Даже начинающему радиолюбителю собрать ее несложно. Детали не дорогие, и их легко можно купить в магазине или сбросить со старых досок (если они конечно там есть). Можно собрать и отдельно в коробке с розеткой. Тогда используйте его как переноску с регулятором мощности. Некоторое время это было у меня. После надоело с переноской, и я собрал регулятор в ручке болгарки.


Для начала нужно собрать все детали в связку. Открутите шлифовальную ручку и продумайте расположение каждого элемента схемы. В разных марках болгарки разные ручки, и как вы там все позиционируете, да и вообще все туда поместится — это уже ваша забота. В крайнем случае можно собрать в отдельный ящик.

Радиатор вырезан из куска алюминия. Прикрутил симистор.Кстати, при работе он не сильно греется, поэтому радиатор можно сделать небольшой квадрат. Далее припаял все детали крепления по схеме.


Чтобы при работе все дело не утихало и не болело — сдул эпоксидную смолу. С другой стороны установлен переменный резистор. Его надевали на большую пластиковую ручку. Даже при работе с ним удобно менять обороты шлифовального круга.

3 Объяснение простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя, вращая присоединенный потенциометр, называется схемой контроллера скорости двигателя.

Здесь представлены 3 простых в сборке схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока: одна с использованием полевого МОП-транзистора IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

Дизайн № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на основе Mosfet

Очень крутая и простая схема контроллера скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием всего одного МОП-транзистора, резистора и потенциометра, как показано ниже:

Использование Эмиттерный повторитель BJT

Как видно, mosfet настроен как повторитель источника или общий режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому сообщению, в котором обсуждается версия BJT, тем не менее принцип работы остается тем же .

В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает изменяющуюся разность потенциалов на затворе МОП-транзистора, а вывод истока МОП-транзистора просто следует за значением этой разности потенциалов и соответственно регулирует напряжение на двигателе.

Это означает, что источник всегда будет отставать от напряжения затвора на 4 или 5 В и будет меняться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение на двигателе от 2 до 7 В.

Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на двигатель, вызывая очень медленное вращение двигателя, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка потенциометра генерирует полное напряжение 12 В на затворе. МОП-транзистора.

Здесь мы можем ясно видеть, что вывод истока МОП-транзистора, кажется, «следует» за затвором и, следовательно, за повторителем источника имени.

Это происходит потому, что разница между затвором и истоком МОП-транзистора всегда должна быть около 5В, чтобы МОП-транзистор работал оптимально.

В любом случае, вышеуказанная конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.

BJT может также использоваться вместо MOSFET, и фактически BJT будет обеспечивать более высокий диапазон регулирования от 1 В до 12 В на двигателе.

Video Demo

Когда дело доходит до управления скоростью двигателя равномерно и эффективно, контроллер на основе PWM становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

Использование полевого МОП-транзистора в качестве потенциометра высокой мощности

На следующем рисунке ниже показана очень простая схема контроллера скорости двигателя постоянного тока, в которой полевой МОП-транзистор используется в качестве мощного потенциометра (реостата).Схема предназначена для работы с двигателями постоянного тока на 12 В, имеющими пиковый ток ниже 5 А.

Питание переменного тока от сети подается через двухпозиционный переключатель S1 на первичную обмотку развязывающего и понижающего трансформатора T1. Двухтактная схема выпрямителя D1 и D2 в двухполупериодном режиме выпрямляет выходной сигнал T1, и результирующий нефильтрованный выходной сигнал постоянного тока сглаживается до определенной степени с помощью C1 для создания относительно постоянного потенциала постоянного тока.

На этом выходе постоянного тока может быть значительный уровень пульсации, однако в данном приложении это неважно.Tr1 обеспечивает питание нагрузки и смещается через резистивный делитель, состоящий из R1, VR1 и R2.

Напряжение смещения затвора, подаваемое на Tr1, может быть недостаточным для того, чтобы полевой МОП-транзистор мог нормально вести себя со скребком VR1 на конце его вращения R2, ​​и двигатель не будет работать. Перемещение грязесъемника VR1 к противоположному концу его вращения позволяет постоянно увеличивать смещение, подаваемое на Tr1, что приводит к неуклонно уменьшающемуся сопротивлению стока к истоку.

Из-за этого мощность, подаваемая на двигатель, увеличивается вместе со скоростью двигателя, пока Tr1 не достигнет насыщения (когда двигатель работает на полной скорости). Таким образом, VR1 можно использовать для изменения скорости двигателя с минимальной на максимальную.

C2 отфильтровывает любое количество сетевого гула или других электрических помех, которые в противном случае могли бы быть уловлены высокоомной схемой затвора Tr1, предотвращая снижение скорости двигателя до нуля. D3 — это предохранительный диод, который предотвращает любые чрезмерные всплески обратного напряжения, которые могут возникнуть в результате чрезмерно индуктивной нагрузки двигателя.

Конструкция № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с помощью IC 555

Конструкцию простого контроллера скорости двигателя, использующего ШИМ, можно понять следующим образом:
Первоначально, когда схема запитана, вывод триггера находится в низком логическом положении, поскольку конденсатор С1 не заряжается.

Вышеупомянутые условия инициируют цикл колебаний, переводя выходной сигнал на высокий логический уровень.
Из-за высокого выходного сигнала конденсатор теперь заряжается через D2.

При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 напряжения питания, вывод 6, который является порогом срабатывания триггера IC.
Момент срабатывает на контакте №6, на контактах №3 и №7 устанавливается низкий логический уровень.

При низком уровне на выводе №3 C1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на C1 падает ниже уровня, составляющего 1/3 напряжения питания, выводы №3 и №7 снова становятся высокими, вызывая цикл. следовать и повторять.

Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через резистивные плечи, устанавливаемые потенциометром, соответственно.

Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается C1 во время зарядки и разрядки, остается неизменной независимо от того, как установлен потенциометр, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их пути, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии с его настройками.

Поскольку периоды времени заряда и разряда напрямую связаны с рабочим циклом выхода, они меняются в зависимости от настройки потенциометра, давая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.

Средний результат отношения метка / пространство дает выход ШИМ, который, в свою очередь, управляет скоростью двигателя постоянного тока.

Импульсы ШИМ подаются на затвор МОП-транзистора, который реагирует и регулирует ток подключенного двигателя в ответ на настройку потенциометра.

Уровень тока двигателя определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через потенциометр.

Частоту на выходе ИС можно рассчитать по формуле:

F = 1.44 (VR1 * C1)

МОП-транзистор может быть выбран в соответствии с требованиями или током нагрузки.

Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока представлена ​​ниже:

Прототип:

Видео-тестовое подтверждение:

В приведенном выше видеоролике мы можем увидеть, как IC 555 основан на конструкция используется для управления скоростью двигателя постоянного тока. Как вы можете видеть, хотя лампочка отлично реагирует на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально слабого, двигатель этого не делает.

Двигатель изначально не реагирует на узкие ШИМ, а запускается с рывком после того, как ШИМ настроены на значительно большую ширину импульса.

Это не означает, что в цепи есть проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока плотно зажат между парой магнитов. Чтобы инициировать запуск, якорь должен совершить скачок своего вращения через два полюса магнита, что не может произойти при медленном и плавном движении. Он должен начинаться с укола.

Именно поэтому двигатель изначально требует более высокой настройки ШИМ, и как только начинается вращение, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным с помощью более узких ШИМ.

Тем не менее, перевод в состояние «еле-еле медленно» может оказаться невозможным по той же причине, что и объяснено выше.

Я изо всех сил старался улучшить отклик и добиться максимально медленного ШИМ-управления, сделав несколько модификаций на первой диаграмме, как показано ниже:

Сказав это, двигатель мог бы показать лучшее управление на более медленных уровнях, если бы двигатель прикреплен или обвязан грузом через шестерни или систему шкивов.

Это может произойти из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение во время регулировки более низкой скорости.

Дизайн № 3: Использование IC 556 для расширенного управления скоростью

Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество схем для этого.

Однако эти схемы не гарантируют постоянных уровней крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает их работу весьма неэффективной.

Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию останавливаться.

Еще одним серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверсирования двигателя.

Предлагаемая схема полностью лишена вышеуказанных недостатков и способна создавать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже при минимально возможных скоростях.

Работа схемы

Прежде чем обсуждать предложенную схему контроллера двигателя с ШИМ, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика, и пока скорость не снижена до минимального уровня.

На рисунке показано, как одну микросхему 556 IC можно использовать для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным заметным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя. .

Возвращаясь к предлагаемой конструкции схемы контроллера скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две микросхемы 555 вместо одной или, скорее, одну микросхему 556, которая содержит две микросхемы 555 в одном корпусе.

Принципиальная схема

Основные характеристики

Вкратце, предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока включает следующие интересные особенности:

Скорость можно плавно изменять от нуля до максимума, без остановки.

На крутящий момент никогда не влияют уровни скорости и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

Вращение двигателя можно изменить или изменить за доли секунды.

Скорость регулируется в обоих направлениях вращения двигателя.

Двум микросхемам 555 назначены две отдельные функции. Одна секция сконфигурирована как нестабильный мультивибратор, генерирующий такты прямоугольной волны 100 Гц, которые подаются на предыдущую секцию 555 внутри корпуса.

Вышеупомянутая частота отвечает за определение частоты ШИМ.

Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженным соседний конденсатор на его плече коллектора.

При этом на вышеуказанном конденсаторе создается пилообразное напряжение, которое сравнивается внутри микросхемы 556 IC с напряжением образца, приложенным извне по показанной схеме контактов.

Напряжение выборки, прикладываемое извне, может быть получено с помощью простой схемы источника питания с переменным напряжением 0–12 В.

Это изменяющееся напряжение, подаваемое на микросхему 556 IC, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и, в конечном итоге, используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

Список деталей

  • R1, R2, R6 = 1K,
  • R3 = 150K,
  • R4, R5 = 150 Ом,
  • R7, R8, R9, R10 = 470 Ом,
  • C1 = 0,1 мкФ,
  • C2, C3 = 0,01 мкФ,
  • C4 = 1 мкФ / 25VT1,
  • T2 = TIP122,
  • T3, T4 = TIP127
  • T5 = BC557,
  • T6, T7 = BC547,
  • D1 — D4 = 1N5408,
  • Z1 = 4V7 400 мВт
  • IC1 = 556,
  • S1 = Тумблер SPDT

Приведенная выше схема была вдохновлена ​​следующей схемой драйвера двигателя, которая давно была опубликована в журнале Elecktor Electronic India.

Управление крутящим моментом двигателя с помощью IC 555

Первую схему управления двигателем можно значительно упростить, используя DPDT-переключатель для реверсирования двигателя и транзистор эмиттерного повторителя для реализации управления скоростью, как показано ниже:

Улучшено Крутящий момент на низкой скорости с использованием CMOS PWM Control

Хотя схемы контроллера скорости линейного двигателя с одним MOSFET-транзистором, описанные в начале статьи, включают преимущество простоты, но они могут иметь несколько недостатков.Один из них заключается в том, что в полевом МОП-транзисторе существует значительный уровень рассеивания, особенно когда двигатель настроен примерно на 50 процентов от оптимальной скорости. Однако это может быть, конечно, не серьезной проблемой, и просто требуется установка радиатора умеренно большого размера на полевой МОП-транзистор.

Гораздо более серьезное беспокойство вызывает то, что двигатель может заглохнуть, как только этот тип линейного регулятора настроен на более низкие скорости. Это связано с тем, что полевой МОП-транзистор в этой ситуации имеет относительно высокое сопротивление, что обеспечивает вход питания со значительно высоким выходным сопротивлением.

Когда нагрузка на двигатель увеличивается, он пытается потреблять чрезмерное количество тока питания, но это приводит к большему падению напряжения на транзисторе и более низкому напряжению питания на двигателе. В результате мощность, подаваемая на двигатель, существенно не меняется, а скорее уменьшается. Из-за этого у мотора есть склонность к заглоханию. Кроме того, существует обратная реакция, при которой снижение нагрузки на двигатель сокращает потребление тока, что приводит к увеличению напряжения питания и значительному увеличению скорости двигателя.

Используя контроллер, который подает импульсный сигнал ШИМ на двигатель, вы можете добиться гораздо лучшего управления скоростью двигателя.

Улучшенный крутящий момент с использованием управления скоростью CMOS PWM

Один из способов реализации этого, и тот, который здесь используется, состоит в том, чтобы иметь схему, которая обеспечивает фиксированную длительность выходного импульса при изменении частоты импульсов для изменения скорости двигателя. Низкая частота создает большие промежутки между импульсами и подает на двигатель относительно небольшую мощность.

При увеличении частоты нет заметных промежутков между импульсами, и двигатель получает почти постоянный сигнал.Это приводит к высокой средней мощности двигателя, который работает на полной скорости. Преимущество этой системы заключается в том, что когда двигатель работает в импульсном режиме, он, по сути, получает полную мощность в периоды включения импульсов и может потреблять большой ток питания, если нагрузка на двигатель действительно этого требует.

В результате двигатель приводится в действие последовательностью сильных импульсов, которые предотвращают остановку и обеспечивают улучшенный крутящий момент даже при пониженных скоростях.

На следующем рисунке изображена принципиальная схема импульсного управления скоростью двигателя постоянного тока.Здесь T1, D1, D2 и C1 получают достаточное питание постоянного тока от сети переменного тока. Tr1 подключен последовательно с двигателем, но его клемма затвора принимает выходной сигнал от нестабильной схемы мультивибратора.

Эта схема ШИМ построена с использованием двух из четырех вентилей устройства CMOS 4001, которые используются в нестабильной схеме CMOS, которая представляет собой вполне обычную конструкцию.

Можно увидеть пару синхронизирующих резисторов, подключенных между выходом затвора 1 и переходом R1 и C2, что отличается от традиционной конструкции ШИМ.VR1 и R2 — это два резистора вместе с направляющими диодами D3 и D4, подключенными последовательно с выходом логического элемента И-НЕ 1.

Два диода гарантируют, что R2 работает как синхронизирующее сопротивление всякий раз, когда на выходе нестабильного устройства высокий уровень, а VR1 функционирует как временное сопротивление, когда выход низкий.

Период выходных импульсов постоянен, поскольку R2 имеет заданное значение. Интервал между ними можно было изменить, варьируя VR1. Это будет почти нулевое значение при настройке на самое низкое сопротивление.Расстояние между метками вывода больше десяти к одному при максимальном сопротивлении.

VR1, следовательно, можно отрегулировать для создания желаемой скорости двигателя с эффективным крутящим моментом, при этом самая низкая скорость происходит при полном сопротивлении, а самая высокая скорость — при нулевом сопротивлении.

Прецизионное управление двигателем с использованием одного операционного усилителя

Чрезвычайно тонкое или сложное управление постоянным током. Двигатель может быть реализован с использованием операционного усилителя и тахогенератора. Операционный усилитель выполнен в виде переключателя, чувствительного к напряжению.В схеме, показанной ниже, как только выходная мощность тахогенератора становится ниже, чем заданное опорное напряжение, переключающий транзистор включается, и на двигатель подается 100% мощность.

Переключение операционного усилителя произойдет всего за пару милливольт от опорного напряжения. Вам понадобится двойной источник питания, который может быть просто стабилитроном.

Этот контроллер мотора обеспечивает плавную регулировку диапазона без каких-либо механических проблем.

Выходной сигнал операционного усилителя составляет всего +/- 10% от уровня шины питания, таким образом, используя двойной эмиттерный повторитель, можно контролировать огромные скорости двигателя.

Опорное напряжение может быть зафиксировано с помощью термисторов или LDR и т. Д. Экспериментальная установка, указанная на принципиальной схеме, использовала операционный усилитель RCA 3047A и двигатель мощностью 0,25 Вт 6 В в качестве тахогенератора, который генерировал около 4 В при 13000. об / мин для предполагаемой обратной связи.

Дополнительные схемы :

ШИМ-управление двигателем с использованием только BJT

Следующая схема также использует принцип ШИМ для желаемого управления скоростью двигателя, однако он не зависит от каких-либо интегральных схем или ИС, а использует только обычные BJT. для реализации.Я взял это со страницы старого журнала.

Цепи управления двигателем с использованием LM3524

IC LM3524 — это специализированная схема ШИМ-контроллера, которая позволяет нам конфигурировать очень полезные и точные схемы управления скоростью двигателя, как описано ниже:

На приведенной выше диаграмме показана базовая схема управления ШИМ-двигателем с использованием IC LM3524. Конструкция дополнительно включает управление обратной связью на основе датчика через микросхему LM2907.

Небольшой магнит прикреплен к валу двигателя, так что во время вращения магнит проходит вплотную к трансформатору со считывающей катушкой с железным сердечником.Этот механизм заставляет вращающийся магнит индуцировать резкий электрический импульс в считывающей катушке, который используется LM2907 в качестве триггерного входа и соответствующим образом обрабатывается как импульс управления обратной связью для LM3524 IC.

Система обратной связи гарантирует, что заданная скорость никогда не может отклоняться от заданной, обеспечивая точное управление скоростью. Гнездо на штыре № 2 LM3524 используется для управления скоростью двигателя.

Бездатчиковое управление, без обратной ЭДС двигателя

Следующая конструкция ШИМ-управления скоростью LM3525 позволяет осуществлять управление с обратной связью без использования сложного механизма тахометра или громоздких датчиков, как это было реализовано в предыдущей конструкции.

Схем

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.