Zařízení měkkého spuštění elektromotoru

Indukční motor má schopnost samočinného spouštění v důsledku interakce mezi rotujícím tokem magnetického pole a vinutím proudu rotoru, což způsobuje vysoký proud v něm. V důsledku toho stator spotřebuje velký proud, který v okamžiku, kdy motor dosáhne plné rychlosti, stane větší než jmenovitý proud, což může vést k ohřevu a poškození motoru. Abyste tomu zabránili, je vyžadován softstartér.

Jak funguje startér

To spočívá v tom, že zařízení reguluje napětí na motoru při startu, kontrolu stávající vlastnosti. U asynchronních motorů, startovací moment je přibližně úměrná druhé mocnině startovního proudu. Je úměrná použitému napětí. Točivý moment může být také považována za přibližně úměrný aplikovanému napětí, stejně nastavením napětí během rozběhu je proud odebíraný stroje a jeho momentu ovládaného zařízení, a může být snížena.

Použitím šesti SCR v konfiguraci, jak je znázorněno na obrázku, softstartér může nastavit napětí na motoru, když začíná od 0 voltů k jmenovitému napětí. Hladký start elektromotoru lze provádět třemi způsoby:

1. Přímý start s aplikací plného zatížení.
2. Postupně se snižuje.
3. Aplikace spouštění částečného vinutí pomocí spouštěče autotransformátoru.

SCP může být dvou typů:

1. Otevřené řízení: spouštěcí napětí je aplikováno s časovým zpožděním bez ohledu na proud nebo rychlost motoru. Pro každou fázi se nejdříve uskuteční dvě SCR se zpožděním 180 stupňů během příslušných polovičních vlnových cyklů (pro které je každý SCR proveden). Toto zpoždění se s časem postupně snižuje, dokud nedosažené napětí dosáhne jmenovité hodnoty. Je také znám jako dočasný stresový systém. Tato metoda ve skutečnosti neřídí zrychlení motoru.
2. Ovládání uzavřené smyčky: jsou sledovány všechny charakteristiky výstupního signálu motoru, například proud nebo rychlost. Výchozí napětí se mění podle toho, aby se dosáhlo požadované odezvy. Úkolem SCP je tedy řídit úhel vedení SCR a řídit napájecí napětí.

Výhody měkkého startu

Softstartéry na pevném stavu používají polovodičová zařízení k dočasnému snížení parametrů na svorkách motoru. Tím je zajištěno řízení proudu motoru, aby se snížil točivý moment mezní hodnoty motoru. Řízení je založeno na regulaci napětí svorek motoru ve dvou nebo třech fázích.

Existuje několik důvodů, proč je tato metoda vhodnější než ostatní:

1. Zvýšená účinnost: účinnost systému SCP s použitím polovodičových spínačů je způsobena zejména stavem nízkého napětí.
2. Spravováno spuštění: parametry startu lze ovládat, snadno je měnit, což zajistí jeho spuštění bez jakýchkoli škubnutí.
3. Řízení zrychlení: zrychlení motoru je řízeno hladce.
4. Nízká cena a velikost: toto je dosaženo pomocí spínačů v pevném stavu.

Komponenty polovodičových zařízení

Napájecí spínače, jako je SCR, které jsou předmětem fázového řízení pro každou část cyklu. Pro třífázový motor jsou k každé fázi připojeny dva SCR. Relé měkkého spouštění motoru se musí vypočítat nejméně třikrát tolik, kolik je napájecí napětí.

Pracovní příklad systému pro třífázový asynchronní motor. Systém se skládá z šesti SCR, řídicí logiky v podobě dvou komparátorů - LM324 a LM339 k získání úrovně a napětí rampy a optočlen k ovládání vrat aplikováním napětí na SCR v každé fázi.

Řízením trvání mezi impulsy nebo jejich zpožděním se řídí řízený úhel SCR a napájecí zdroj se reguluje během startovací fáze motoru. Celý proces je ve skutečnosti řídícím systémem s otevřenou smyčkou, který řídí časování aplikace impulsů závěrky pro každý SCR.

Základy SCR

SCR (Silicon Controlled Rectifier) ​​je regulovatelný stejnosměrný výkonový regulátor s vysokým výkonem. Softstartéry pro asynchronní motory SCR je čtyřvrstvé křemíkové polovodičové zařízení PNPN. Má tři externí svorky a používá alternativní symboly na obr. 2 (a) a má tranzistorový ekvivalentní obvod na obr. 2 (b).

Hlavní způsob použití SCR jako přepínače s anodou, pozitivní vzhledem k katodě, řízené v době spouštění stroje.

Hlavní rysy SCR lze chápat pomocí těchto diagramů. Softstartér lze zapnout a působit jako usměrňovač s přímým křemíkovým zkreslením a krátce jej přivádí proudový proud přes S2. SCR rychle (během několika mikrosekund) se automaticky zapne do zapnutého stavu a zůstane zapnuté i po odstranění jednotky závěrky.

Tato akce je znázorněno na obrázku 2 (b) primární brána proud zapne Q1 a kolektorový proud Q1 zapne Q2, Q2 kolektorový proud se potom udržuje Q1, a to i když je brána pohon odstraněn. Saturační potenciál je asi 1 V a je vytvořen mezi anodou a katodou.

Chcete-li zapnout funkci SCR, je zapotřebí pouze krátký impulz závěrky. Jakmile SCR závory, může být opět odpojit na okamžik snížit její anoda proud je menší než určitá hodnota, obvykle několik miliampérů, v AC aplikace vypnutí dochází automaticky v místě křížení nula v každé polovině cyklu.

Významné zesílení k dispozici mezi hradlem a anodou SCR, a nízké hodnoty brány proudu (zpravidla malé mA nebo méně), mohou kontrolovat vysoké hodnoty anodového proudu (až desítky ampér). Většina SCR má anody denominací stovek voltů. SCR brána vlastnostmi podobnými vlastnostem sloučenin tranzistoru - emitor tranzistoru (viz obrázek 2 (b), ..).

Interní kapacita (několik pF) existuje mezi anodou a brány SCR a prudce rostoucím napětím se objeví na anodě může způsobit odpovídající signál průlom do brány zapnout SCR. Tento „rychlost efekt“ může být způsobeno tím, přechodech na vedení, a tak dále. D. Problémy s účinkem rychlosti mohou být překonány tím, že provádí vyhlazení CR síť mezi anodou a katodou omezit rychlost zdvihu na bezpečnou hodnotu.

Provoz s proměnnou rychlostí

Napájecí napětí střídavého proudu (obr. 5) je odstraněno pasivním diodovým můstkem. To znamená, že diody jsou spouštěny, když je síťové napětí větší než napětí v sekci kondenzátoru. Výsledná vlnová křivka má během každého poločasu dva impulsy, jeden pro každé diodové vodivé okno.

Křivka ukazuje nějaký kontinuální proud, když vodivost prochází z jedné diody na druhou. To je typické, když je použito v DC měniči jednotky a je zde nějaké zatížení. Měniče používají širokou pulzní modulaci pro vytváření výstupních signálů. Na nosné frekvenci se generuje trojúhelníkový signál, se kterým se střídač IGBT přepne.

Tento průběh se porovnává se sinusovým průběhem při základní frekvenci, která musí být přivedena k motoru. Výsledkem je tvar vlny U znázorněný na obrázku.

Výstup měniče může být libovolný kmitočet pod nebo nad kmitočtovou frekvencí až k hranicím měniče a / nebo mechanickým omezením motoru. Je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že pohon vždy pracuje v mezích omezení skluzu motoru.

Začněte proces regulace

Časování SCR je klíčem pro ovládání napěťového výstupu softstartéru. Během spouštění logický obvod softstartéru určuje, kdy zapnout SCR. Nezahrnuje SCR v místě, kde napětí přechází z negativních na pozitivní, ale čeká na chvíli po tom. Jedná se o známý proces nazvaný "postupné zotavení" SCR. Spínací bod SCR je nastaven nebo naprogramován tak, že počáteční točivý moment, počáteční proud nebo omezení proudu jsou přísně regulovány.

Výsledkem postupného zotavení SCR je nesnízové ​​snižování napětí na svorkách motoru, které je znázorněno na obrázcích. Vzhledem k tomu, že motor je induktivní a proud je za napětím, SCR zůstává zapnutý a vede až do okamžiku, kdy proud dosáhne nuly. To se stane po záporném napětí. Výstupní napětí jednotlivého SCR.

V porovnání s tvarem celkového napětí je vidět, že špičkové napětí se shoduje s celkovým vlnovým napětím. Nicméně proud se nezvyšuje na stejnou úroveň jako při použití plného napětí způsobené induktivní povahou motorů. Pokud je toto napětí na motoru, výstupní proud vypadá jako na obrázku.

Vzhledem k tomu, že frekvence napětí je stejná jako lineární frekvence, frekvence proudu je stejná. SCR postupně přecházejí na plnou vodivost, proudové mezery se zaplňují, dokud vypadá průběh vlny jako motor.

Charakteristika motoru pomocí SCP

Takové plynulé spuštění asynchronního elektromotoru, na rozdíl od střídavého pohonu, má charakteristiky proudu v síti a proud motoru je vždy stejný. Během spouštění závisí aktuální změna přímo od použitého napětí. Krouticí moment motoru se mění jako napájecí napětí nebo proud.

Nejdůležitějším faktorem při posuzování je točivý moment motoru. Standardní motory vytvářejí při spuštění přibližně 180% plného zatížení. V důsledku toho se 25% snížení parametrů rovná kroutícímu momentu plného zatížení. Pokud motor při spouštění spotřebuje 600% celkového zatěžovacího proudu, proud v tomto obvodu sníží počáteční proud z 600% na 450% zatížení.

Schémata zapojení spouštěče

Existují dvě možnosti, se kterými spustí startovací motor: standardní obvod a uvnitř trojúhelníku.

Standardní schéma. Startér je zapojen do série s napájecím napětím připojeným k motoru.

Uvnitř trojúhelníku je další obvod, skrze který je spouštěč spojen, nazýván schématem vnitřní delty. V tomto diagramu jsou dva kabely, které jsou připojeny k jednomu z motorů, připojeny přímo k I / P napájecímu zdroji a druhý kabel je připojen přes spouštěč. Jedním rysem tohoto systému je, že spouštěč může být použit pro větší motory, například 100 kW motory, protože fázové proudy jsou rozděleny do dvou částí.