Elektrické motory sa široko používajú vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti. Keď sa však motor naštartuje, nastane sedemnásobná spotreba prúdu, ktorá spôsobuje nielen preťaženie napájania, ale aj zahrievanie vinutí statora, ako aj zlyhanie mechanických častí. Aby sa tento nežiaduci účinok odstránil, rádioamatéri odporúčajú používať mäkké štartéry.
Mäkký štart
Stator elektromotora je induktor, preto existujú aktívne a reaktívne zložky odporu (R). Hodnota reaktívnej zložky závisí od frekvenčných charakteristík napájacieho zdroja a pri uvedení do prevádzky je v rozsahu od 0 do vypočítanej hodnoty (keď je nástroj v prevádzke). Okrem toho sa zmení aj prúd, nazývaný spínací signál.
Nábehový prúd prekračuje 7-násobok menovitej hodnoty. Pritom sa vinutia statorových vinutí zahrievajú a ak je drôt, z ktorého pozostáva vinutie, starý, je možné skratovanie v zákrute (pri poklese hodnoty R prúd dosiahne svoju maximálnu hodnotu). Prehrievanie znamená zníženie životnosti náradia. Aby ste tomuto problému zabránili, existuje niekoľko možností použitia softstartérov.
Spínaním vinutí pozostáva softstartér (SCP) z týchto hlavných komponentov: 2 typy relé (riadenie času a záťaže), tri stykače (obrázok 1).
Obrázok 1 - Všeobecná schéma zariadenia na mäkký štart pre indukčné motory (mäkký štart).
Obrázok 1 zobrazuje indukčný motor. Jeho vinutia sú spojené vo forme hviezdneho spojenia. Uvedenie do prevádzky sa vykonáva s uzatvorenými stykačmi K1 a K3. Po určitom časovom intervale (nastavenom pomocou časového relé), stýkač K3 otvorí svoj kontakt (odpojí sa) a zapne kontakt K2. Schéma na obrázku 1 je tiež použiteľná pre softštartéry pre motory rôznych typov.
Hlavnou nevýhodou je tvorba skratových prúdov pri súčasnom zahrnutí 2 automatov. Tento problém sa napraví zavedením ističa do obvodu namiesto stykačov. Vinutia statorov sa však naďalej zahrievajú.
Pri elektronickom riadení frekvencie spúšťania elektromotora sa používa princíp zmeny frekvencie napájacieho napätia. Hlavným prvkom týchto prevodníkov je frekvenčný menič vrátane:
- Usmerňovač sa montuje na vysoko výkonné polovodičové diódy (je možná tyristorová verzia). Konvertuje hodnotu sieťového napätia na pulzujúci jednosmerný prúd.
- Medziľahlý obvod vyhladzuje šum a zvlnenie.
- Invertor je potrebný na prevod signálu prijatého na výstupe medziobvodu na signál s premenlivou amplitúdovou a frekvenčnou charakteristikou.
- Elektronický riadiaci obvod generuje signály pre všetky uzly prevodníka.
Princíp činnosti, druhy a výber
Pri zvyšovaní krútiaceho momentu rotora a Ip 7-krát je na predĺženie životnosti potrebné použiť mäkký štartér, ktorý spĺňa tieto požiadavky:
- Rovnomerné a plynulé zvýšenie všetkých ukazovateľov.
- Kontrola elektrického brzdenia a naštartovania motora v určitých časových intervaloch.
- Ochrana proti prepätiu, strate fázy (pre 3-fázový elektromotor) a rôznym druhom rušenia.
- Zvýšená odolnosť proti opotrebeniu.
Princíp činnosti mäkkého štartéra triak: obmedzenie veľkosti napätia v dôsledku zmeny uhla otvorenia triakových polovodičov (triakov) pri pripojení k cievkam statora elektrického motora (obrázok 2).
Obrázok 2 - Schéma mäkkého štartu elektromotora na triakoch.
Vďaka použitiu triakov je možné redukovať nábehové prúdy 2 alebo viackrát a prítomnosť stykača zabraňuje prehriatiu triakov (obrázok 2: Obtok). Hlavné nevýhody triakových softstartérov:
- Použitie jednoduchých obvodov je možné iba pri malých záťažiach alebo pri voľnobežných otáčkach. Inak je schéma komplikovaná.
- Pri dlhšom nábehu dochádza k prehriatiu vinutí a polovodičových zariadení.
- Motor sa niekedy nenaštartuje (vedie k výraznému prehriatiu vinutí).
- Pri brzdení elektromotora je možné prehriatie vinutí.
Široko používané softstartéry s regulátormi, v ktorých nie je spätná väzba (pre 1 alebo 3 fázy). V modeloch tohto typu je potrebné nastaviť čas štartu elektromotora a napätie bezprostredne pred začiatkom štartu. Nedostatok zariadení predstavuje neschopnosť upraviť krútiaci moment pohyblivých mechanických častí podľa zaťaženia. Na vyriešenie tohto problému je potrebné použiť zariadenie na zníženie IP, ochranu pred rôznymi fázovými rozdielmi (vyskytujú sa počas fázovej nerovnováhy) a mechanickým preťažením.
K drahším modelom softstartérov patrí možnosť monitorovať parametre motora v nepretržitom režime.
V zariadeniach obsahujúcich elektrické motory sú k dispozícii mäkké štartéry na triakoch. Líšia sa v schéme a spôsobe regulácie sieťového napätia. Najjednoduchšie obvody sú jednofázové riadiace obvody. Sú vykonávané na rovnakom triaku a môžu zmierňovať zaťaženie mechanickej časti a používajú sa pre elektrické motory s výkonom menším ako 12 kV. Podniky uplatňujú 3-fázovú reguláciu napätia pre elektromotory s výkonom do 260 kW. Pri výbere typu softstartéra je potrebné sa riadiť nasledujúcimi parametrami:
- Napájanie zariadenia.
- Prevádzkový režim.
- Rovnaký IP motor a mäkký štartér.
- Počet začatí v určitom čase.
Na ochranu čerpadiel sú vhodné mäkké štartéry, ktoré chránia hydraulické komponenty potrubia pred nárazmi (Advanced Control). Mäkké štartéry pre nástroje sa vyberajú na základe zaťaženia a vysokých otáčok. V drahých modeloch je tento druh ochrany vo forme softstartérov, ale pre rozpočet je potrebné urobiť si ho sami. Používa sa v chemických laboratóriách na plynulé spustenie ventilátora, chladiacej kvapaliny.
Dôvody použitia v brúske
Vďaka konštrukčným vlastnostiam dochádza pri spustení uhlovej brúsky k vysokému dynamickému zaťaženiu častí nástroja. Pri počiatočnej rotácii disku je os prevodovky vystavená pôsobeniu zotrvačnosti:
- Inerciálne trhnutie môže odtrhnúť brúsku z ruky. Existuje nebezpečenstvo pre život a zdravie, pretože tento nástroj je veľmi nebezpečný a vyžaduje prísne dodržiavanie bezpečnostných predpisov.
- Pri štarte dôjde k nadprúdu (Istart = 7 * Inom). Predčasné opotrebovanie kefiek, prehrievanie vinutí.
- Prevodovka sa opotrebuje.
- Zničenie čepele.
Nekonfigurovaný nástroj sa stáva veľmi nebezpečným, pretože existuje pravdepodobnosť poškodenia zdravia a života. Preto je potrebné ho chrániť. Z tohto dôvodu budú vlastnými rukami robiť pre elektrické náradie mäkký štartér.
Tvorba domácich majstrov
V prípade modelov uhlovej brúsky a iného nástroja musíte zostaviť mäkký štartér. Nie je to ťažké, pretože vďaka internetu nájdete veľké množstvo schém. Najjednoduchším a zároveň efektívnym je univerzálny mäkký štartovací obvod na triaku a mikroobvode.
Keď zapnete brúsku alebo iný nástroj, poškodenie vinutí a prevodovky nástroja spojené s ostrým štartom. Rádioamatéri našli východisko z tejto situácie a ponúkli jednoduchý hladký štart pre elektrické náradie vlastnými rukami (schéma 1), zostavené do samostatného bloku (v prípade veľmi malého priestoru).
Schéma 1 - Schéma elektrického náradia s mäkkým štartom.
Softstartér do-it-yourself je implementovaný na základe КР118ПМ1 (fázová regulácia) a pohonnej jednotky na triakoch. Hlavným vrcholom zariadenia je jeho univerzálnosť, pretože sa dá pripojiť k akémukoľvek náradiu. Inštalácia je nielen ľahká, ale nevyžaduje predkonfiguráciu. V zásade nie je pripojenie systému k prístroju komplikované a je inštalované v medzere napájacieho kábla.
Funkcie činnosti modulu softstartéra
Keď je brúska zapnutá, na KR118PM1 sa privádza napätie a na regulačnom kondenzátore (C2) nastáva plynulé zvýšenie napätia pri zvyšovaní náboja. Tyristory umiestnené v čipe sa otvárajú postupne s určitým oneskorením. Triak sa otvára pauhou rovnajúcou sa oneskoreniu tyristorov. Pre každú nasledujúcu napäťovú periódu nastáva postupné znižovanie oneskorenia a nástroj sa hladko rozbehne.
Čas nastavenia závisí od kapacity C2 (pri 47 mikrónoch je počiatočný čas 2 sekundy). Toto oneskorenie je optimálne, hoci sa môže zmeniť zvýšením kapacity C2. Po vypnutí uhlovej brúsky (uhlovej brúsky) sa kondenzátor C2 vybije kvôli rezistoru R1 (čas vybíjania je približne rovný 3 sekundám pri 68 k).
Tento obvod na nastavenie otáčok motora sa môže vylepšiť nahradením R1 premenným odporom. Keď sa zmení hodnota odporu premenného odporu, zmení sa výkon elektromotora. Rezistor R2 vykonáva funkciu riadenia veľkosti prúdu, ktorý tečie cez vstup triakového VS1 (je žiaduce zabezpečiť chladenie ventilátorom), čo je riadenie. Kondenzátory C1 a C3 sa používajú na ochranu a riadenie čipu.
Triak sa vyberie s nasledujúcimi charakteristikami: maximálne jednosmerné napätie je do 400 - 500 V a minimálny prenosový prúd cez križovatky musí byť najmenej 25 A. Pri výrobe mäkkého štartéra podľa tejto schémy môže byť výkonová rezerva v rozsahu od 2 kW do 5 kW.
Aby sa zvýšila životnosť nástrojov a motorov, je potrebné zabezpečiť plynulý štart. Dôvodom je konštrukčná vlastnosť asynchrónnych a kolektorových typov elektromotorov. Pri uvedení do prevádzky dochádza k rýchlej spotrebe prúdu, v dôsledku čoho dochádza k opotrebovaniu elektrických a mechanických častí. Používanie mäkkého štartéra vám umožňuje zaistiť elektrické náradie z dôvodu dodržiavania bezpečnostných predpisov. Pri inovácii nástroja je možné kúpiť hotové modely, ako aj zostaviť jednoduché a spoľahlivé univerzálne zariadenie, ktoré sa nielen líši, ale dokonca predčí niektoré softstartéry z výroby.