Dispozitivul de pornire ușoară a motorului electric

Motorul de inducție are capacitatea de auto-pornire datorită interacțiunii dintre fluxul rotativ al câmpului magnetic și curentul de înfășurare al rotorului, determinând un curent ridicat în el. Ca urmare, statorul consumă un curent mare care, în momentul în care motorul atinge viteza maximă, devine mai mare decât curentul nominal, ceea ce poate conduce la încălzirea motorului și deteriorarea acestuia. Pentru a preveni acest lucru, este necesar un demaror soft.

Cum funcționează demarorul

Aceasta constă în faptul că dispozitivul reglează tensiunea aplicată motorului în timpul pornirii, controlând caracteristicile actuale. Pentru motoarele asincrone, cuplul de pornire este aproximativ proporțional cu pătratul curentului de pornire. Este proporțională cu tensiunea aplicată. Cuplul poate fi considerat, de asemenea, aproximativ proporțional cu tensiunea aplicată, ajustând astfel tensiunea în timpul pornirii, curentul consumat de mașină și cuplul său sunt controlate de dispozitiv și pot fi reduse.

Folosind șase SCR-uri în configurație, după cum se arată în figură, softstarterul poate regla tensiunea aplicată la motor atunci când pornește de la 0 volți la tensiunea nominală a liniei. Pornirea netedă a motorului electric poate fi efectuată în trei moduri:

1. Start direct cu aplicarea tensiunii de sarcină maximă.
2. Aplicarea redusă treptat.
3. Aplicarea pornirii unei înfășurări parțiale cu ajutorul unui starter autotransformator.

SCP poate fi de două tipuri:

1. Managementul deschis: tensiunea de pornire este aplicată cu o întârziere de timp, indiferent de curentul sau viteza motorului. Pentru fiecare fază, două SCR-uri sunt inițial efectuate cu o întârziere de 180 de grade în timpul ciclurilor semicupale corespunzătoare (pentru care fiecare SCR este executat). Această întârziere scade treptat cu timpul până când tensiunea aplicată atinge valoarea nominală. Este, de asemenea, cunoscut ca un sistem de stres temporar. Această metodă nu controlează de fapt accelerația motorului.
2. Comandă în buclă închisă: toate caracteristicile semnalului de ieșire al motorului, cum ar fi curentul sau viteza, sunt monitorizate. Tensiunea de pornire se modifică în consecință pentru a obține răspunsul dorit. Astfel, sarcina SCP este de a controla unghiul de conducere al SCR și de a controla tensiunea de alimentare.

Avantajele startului soft

Solid starter-urile de tip solid-state utilizează dispozitive semiconductoare pentru a reduce temporar parametrii de la terminalele motorului. Aceasta asigură controlul curentului motorului pentru a reduce cuplul motorului. Comanda se bazează pe controlul tensiunii terminalelor motorului în două sau trei faze.

Există mai multe motive pentru care această metodă este preferabilă altora:

1. Creșterea eficienței: eficiența sistemului SCP care utilizează întrerupătoare de stare solidă se datorează, în principal, stării de joasă tensiune.
2. Gestionat de pornire: parametrii de pornire pot fi controlați, schimbându-se ușor, ceea ce asigură o lansare fără nici un jignitor.
3. Accelerație controlată: accelerația motorului este controlată fără probleme.
4. Cost redus și dimensiune: acest lucru se realizează prin utilizarea întrerupătoarelor de stare solidă.

Componente ale dispozitivelor cu semiconductori

Întrerupătoare de putere, cum ar fi SCR, care fac obiectul controlului de fază pentru fiecare parte a ciclului. Pentru un motor trifazat, la fiecare fază sunt conectate două SCR-uri. Releul de pornire moale al motorului trebuie să fie calculat de cel puțin trei ori mai mult decât tensiunea de rețea.

Un exemplu de lucru al unui sistem pentru un motor asincron trifazat. Sistemul este format din șase SCR, logica de control sub forma a două comparatoare - LM324 și LM339 pentru a obține nivelul și tensiunea rampă și opto-izolator la poarta de control prin aplicarea unei tensiuni la SCR în fiecare fază.

Astfel, controlând durata între impulsuri sau întârzierea lor, SCR-ul unghiului controlat este controlat și alimentarea cu energie este reglată în timpul fazei de pornire a motorului. Întregul proces este de fapt un sistem de control cu ​​buclă deschisă care controlează temporizarea aplicării impulsurilor de declanșare pentru fiecare SCR.

SCR de bază

SCR (Silicon Controlled Rectifier) ​​este un regulator regulator de putere DC cu putere mare. Soft starter pentru motoare asincrone SCR este un dispozitiv semiconductor cu siliciu cu patru straturi PNPN. Acesta are trei terminale externe și utilizează simbolurile alternative din figura 2 (a) și are un circuit echivalent tranzistor în figura 2 (b).

Principala modalitate de a utiliza SCR ca un comutator cu anod, pozitiv în raport cu catodul, controlat la pornirea mașinii.

Principalele caracteristici ale SCR pot fi înțelese prin aceste diagrame. Softstarterul poate fi pornit și poate acționa ca un redresor cu o direcție directă de siliciu, aplicând scurt curentul prin poarta prin S2. SCR rapid (în câteva microsecunde) se blochează automat în starea pornit și rămâne activ chiar și atunci când unitatea de declanșare este scoasă.

Această acțiune este prezentată în figura 2 (b) curentul porții este pornit Q1 și curentul colector Q1 este pornit Q2, curentul colector Q2 apoi ține Q1 chiar și atunci când unitatea de poartă este îndepărtată. Potențialul de saturație este de aproximativ 1 V și este creat între anod și catod.

Pentru a activa SCR, este necesar doar un impuls scurt al declanșatorului. Odată ce SCR dispozitivele de blocare, acesta poate fi deconectat din nou, reducând momentan curent de anod este mai mică decât o anumită valoare, de obicei câteva miliamperi, în curent alternativ aplicații de închidere are loc automat la punctul de trecere zero în fiecare jumătate de ciclu.

Un câștig semnificativ este disponibil între poarta și anodul SCR, iar valorile curenților slabi (de obicei, câțiva mA sau mai puțin) pot monitoriza valori ridicate ale curentului anodic (până la zeci de amplificatoare). Cele mai multe SCR-uri au denumiri anodice de sute de volți. Caracteristicile porții SCR sunt similare cu cele ale joncțiunii-emițătorului tranzistor al tranzistorului (vezi Figura 2 (b)).

Există o capacitate internă (mai multe pF) între anod și poarta SCR, iar tensiunea crescândă care apare pe anod poate provoca o întrerupere suficientă a semnalului la poartă pentru a activa SCR-ul. Acest "efect de viteză" poate fi cauzat de tranzitorii pe linia electrică etc. Problemele cu efectul de viteză pot fi depășite prin realizarea unei rețele de netezire CR între anod și catod pentru a limita rata de urcare la o valoare sigură.

Funcționare cu viteză variabilă

Tensiunea de rețea AC (Figura 5) este rectificată printr-o punte pasivă diodă. Aceasta înseamnă că diodele sunt declanșate atunci când tensiunea de rețea este mai mare decât tensiunea din secțiunea condensatorului. Forma de undă rezultată are două impulsuri în fiecare jumătate de perioadă, una pentru fiecare fereastră de diode-conductă.

Forma de undă prezintă un curent continuu când conductivitatea trece de la o diodă la alta. Acest lucru este tipic atunci când este utilizat în legătura DC a unității și există o sarcină. Invertoarele utilizează o modulare cu impulsuri largi pentru a crea semnale de ieșire. Un semnal triunghiular este generat pe frecvența purtătoare cu care invertorul IGBT va comuta.

Această formă de undă este comparată cu o formă de undă sinusoidală la frecvența fundamentală, care trebuie adusă la motor. Rezultatul este forma de undă U prezentată în figură.

Iesirea invertorului poate fi orice frecvență de mai jos sau deasupra frecvenței liniei până la limitele invertorului și / sau limitele mecanice ale motorului. Este necesar să se acorde atenție faptului că sistemul de acționare funcționează întotdeauna în limitele limitei de alunecare a motorului.

Începeți procesul de reglementare

Timpul de funcționare al SCR este cheia pentru controlul ieșirii de tensiune a starterului soft. În timpul pornirii, circuitul logic al softstarterului determină când să porniți SCR-ul. Nu include SCR în punctul în care tensiunea trece de la negativ la pozitiv, dar așteaptă un timp după aceea. Acesta este un proces cunoscut, numit "recuperare treptată" a SCR. Punctul de pornire al SCR este setat sau programat prin faptul că cuplul inițial, curentul inițial sau limita curentului sunt strict reglementate.

Rezultatul unei recuperări pas cu pas a SCR este o tensiune redusă nesinusoidală la bornele motorului, care este prezentată în figuri. Deoarece motorul este inductiv și curentul se află în spatele tensiunii, SCR rămâne și funcționează până când curentul ajunge la zero. Acest lucru se întâmplă după ce tensiunea a devenit negativă. Tensiunea de ieșire a SCR-ului individual.

În comparație cu forma tensiunii totale, se poate observa că tensiunea de vârf coincide cu tensiunea totală a undelor. Cu toate acestea, curentul nu creste la acelasi nivel ca la aplicarea tensiunii intregi datorita naturii inductive a motoarelor. Când această tensiune este aplicată pe motor, curentul de ieșire arată ca în figură.

Deoarece frecvența tensiunii este aceeași cu frecvența liniară, frecvența curentului este, de asemenea, aceeași. SCR-urile trec treptat la conductivitate completă, golurile curente se umple până când forma de undă arată ca motorul.

Caracteristicile motorului care utilizează SCP

O astfel de pornire ușoară a unui motor electric asincron, spre deosebire de o unitate AC, are caracteristicile curentului din rețea, iar curentul motorului este întotdeauna același. La pornire, modificarea curentă depinde direct de tensiunea aplicată. Cuplul motorului se modifică ca tensiune sau curent aplicat pătrat.

Cel mai important factor în evaluare este cuplul motorului. Motoarele standard produc aproximativ 180% din sarcina maximă la pornire. În consecință, o reducere de 25% a parametrilor va fi egală cu cuplul de încărcare completă. Dacă motorul consumă 600% din curentul total de încărcare la pornire, curentul din acest circuit va reduce curentul de pornire de la 600% la 450% din sarcină.

Diagrame de conectare la pornire

Există două opțiuni cu care pornește motorul de pornire: circuitul standard și în interiorul triunghiului.

Schema standard. Starterul este conectat în serie cu tensiunea de linie aplicată motorului.

În interiorul triunghiului, există un alt circuit, prin care este conectat starterul, se numește schema deltei interioare. În această diagramă, două cabluri care se conectează la unul dintre motoare sunt conectate direct la sursa de alimentare I / P, iar celălalt cablu va fi conectat prin intermediul demarorului. O caracteristică a acestei scheme este aceea că demarorul poate fi utilizat pentru motoarele mari, de exemplu, pentru motoarele cu o putere de 100 kW, deoarece curenții de fază sunt împărțiți în 2 părți.