Elektrické motory jsou široce používány ve všech oblastech lidské činnosti. Když se však motor spustí, dojde k sedminásobné spotřebě proudu, což způsobuje nejen přetížení napájení, ale také zahřátí vinutí statoru, jakož i selhání mechanických částí. Aby se tento nežádoucí účinek eliminoval, radiační amatéři doporučují používat softstartéry.
Měkký start
Stator elektrického motoru je induktor, proto existují aktivní a reaktivní složky odporu (R). Hodnota reaktivní složky závisí na frekvenčních charakteristikách zdroje napájení a při spuštění se pohybuje od 0 do vypočtené hodnoty (když je nástroj v provozu). Kromě toho se mění aktuální, zvaný inrush.
Startovací proud přesahuje 7násobek jmenovité hodnoty. V tomto procesu se vinutí statorové cívky zahřejí a pokud je drát, ze kterého se vinutí skládá, starý, pak je možný zkrat mezi zákruty (při poklesu hodnoty R proud dosáhne maximální hodnoty). Přehřátí znamená zkrácení životnosti nástroje. Chcete-li tomuto problému zabránit, existuje několik možností pro použití softstartérů.
Přepínáním vinutí se softstartér (SCP) skládá z následujících hlavních komponent: 2 typy relé (řízení zapnutí a zátěže), tři stykače (obrázek 1).
Obrázek 1 - Obecný diagram zařízení s měkkým startem pro indukční motory (měkký start).
Obrázek 1 ukazuje indukční motor. Její vinutí jsou spojena ve formě hvězdného spojení. Uvedení do provozu se provádí se sepnutými stykači K1 a K3. Po určitém časovém intervalu (nastaveném pomocí časového relé) se stykač K3 rozpojí (odpojí) a zapne kontakt K2. Schéma na obrázku 1 je také použitelné pro softstartéry pro motory různých typů.
Hlavní nevýhodou je tvorba zkratových proudů se současným začleněním 2 automatů. Tento problém je vyřešen zavedením jističe do obvodu namísto stykačů. Vinutí statoru se však i nadále zahřívají.
Při elektronickém řízení frekvence spouštění elektromotoru se používá princip kolísání frekvence napájecího napětí. Hlavním prvkem těchto převodníků je měnič kmitočtu, který zahrnuje:
- Usměrňovač je sestaven na vysoce výkonných polovodičových diodách (je možná tyristorová verze). Převádí hodnotu síťového napětí na pulzující stejnosměrný proud.
- Mezilehlý obvod vyhlazuje šum a zvlnění.
- Pro převod signálu přijatého na výstupu meziobvodu na signál proměnné amplitudové a frekvenční charakteristiky je zapotřebí střídač.
- Elektronický řídicí obvod generuje signály pro všechny uzly převodníku.
Princip činnosti, typy a výběr
Při zvýšení točivého momentu rotoru a Ip 7krát, pro prodloužení životnosti je nutné použít softstartér, který splňuje následující požadavky:
- Rovnoměrné a plynulé zvýšení všech ukazatelů.
- Řízení elektrického brzdění a spouštění motoru v určitých časových intervalech.
- Ochrana proti přepětí, ztrátě fáze (u 3-fázového elektrického motoru) a různým druhům rušení.
- Zvýšená odolnost proti opotřebení.
Princip činnosti měkkého spouštěče triaku: omezení velikosti napětí v důsledku změny úhlu otevření triakových polovodičů (triaků) při připojení k cívkám statoru elektrického motoru (obrázek 2).
Obrázek 2 - Schéma měkkého spuštění elektrického motoru na triacích.
Díky použití triaků je možné redukovat spínací proudy 2 nebo vícekrát a přítomnost stykače zabraňuje přehřátí triaků (na obrázku 2: Obtok). Hlavní nevýhody měkkých předkrmů triak:
- Použití jednoduchých obvodů je možné pouze při malých zátěžích nebo při klidovém stavu. Jinak je schéma komplikované.
- K přehřátí vinutí a polovodičových zařízení dochází při delším rozběhu.
- Motor někdy nenastartuje (vede k významnému přehřátí vinutí).
- Při brzdění elektromotoru je možné přehřátí vinutí.
Široce používané softstartéry s regulátory, ve kterých není zpětná vazba (pro 1 nebo 3 fáze). U modelů tohoto typu je nutné nastavit čas spuštění elektromotoru a napětí bezprostředně před zahájením startu. Nedostatek zařízení je neschopnost upravit točivý moment pohyblivých mechanických částí podle zatížení. Chcete-li tento problém vyřešit, je nutné použít zařízení ke snížení Ip, ochranu proti různým fázovým rozdílům (vyskytuje se během fázové nerovnováhy) a mechanickému přetížení.
Dražší modely softstartérů zahrnují schopnost monitorovat parametry motoru v nepřetržitém režimu.
U zařízení obsahujících elektrické motory jsou k dispozici měkké spouštěče na triacích. Liší se ve schématu a způsobu regulace síťového napětí. Nejjednodušší obvody jsou jednofázové řídicí obvody. Jsou prováděny na stejném triaku a mohou zmírnit zatížení mechanické části a používají se pro elektromotory s výkonem menším než 12 kV. Podniky uplatňují třífázovou regulaci napětí pro elektromotory s výkonem do 260 kW. Při výběru typu softstartéru je třeba se řídit následujícími parametry:
- Napájení zařízení.
- Provozní režim.
- Stejný IP motor a softstartér.
- Počet startů v určitém čase.
K ochraně čerpadel jsou vhodné softstartéry, které chrání proti nárazům hydraulickou součástí potrubí (Advanced Control). Měkké spouštěče nástrojů se vybírají na základě zatížení a vysokých otáček. V drahých modelech je tento typ ochrany ve formě softstartérů přítomen, ale pro rozpočet je nutné si ho vyrobit sami. Používá se v chemických laboratořích k hladkému spuštění ventilátoru, chladicí kapaliny.
Důvody pro použití v mlýnku
Díky konstrukčním prvkům dochází při spuštění úhlové brusky k vysokému dynamickému zatížení součástí nástroje. Při počátečním otáčení disku je osa převodovky vystavena působení setrvačnosti:
- Inerciální trhnutí může vytrhnout brusku z ruky. Existuje ohrožení života a zdraví, protože tento nástroj je velmi nebezpečný a vyžaduje přísné dodržování bezpečnostních předpisů.
- Při spuštění dochází k nadproudu (Istart = 7 * Inom). Předčasné opotřebení kartáčů, přehřátí vinutí.
- Převodovka se opotřebuje.
- Zničení čepele.
Nekonfigurovaný nástroj se stává velmi nebezpečným, protože existuje pravděpodobnost poškození zdraví a života. Proto je nutné ji chránit. Za tímto účelem budou dělat vlastní softstartér pro elektrické nářadí vlastníma rukama.
DIY tvorba
U rozpočtových modelů úhlové brusky a jiného nástroje je třeba sestavit softstartér. To není obtížné, protože díky internetu můžete najít velké množství programů. Nejjednodušší a zároveň efektivní je univerzální softstartérový obvod na triaku a mikroobvodu.
Když zapnete brusku nebo jiný nástroj, může dojít k poškození vinutí a převodovky nástroje spojené s ostrým startem. Radioamatéři našli cestu ven z této situace a nabídli jednoduchý hladký start pro elektrické nářadí s vlastními rukama (schéma 1), sestavené do samostatného bloku (v případě je velmi málo místa).
Schéma 1 - Schéma elektrického nářadí s měkkým startem.
Softstartér do-it-yourself je implementován na základě КР118ПМ1 (fázová regulace) a pohonné jednotky na triacích. Hlavním vrcholem zařízení je jeho univerzálnost, protože jej lze připojit k jakémukoli elektrickému nástroji. Instalace je nejen snadná, ale také nevyžaduje předkonfiguraci. V zásadě není připojení systému k nástroji komplikované a je instalováno v mezeře napájecího kabelu.
Vlastnosti funkce modulu softstartéru
Když je bruska zapnutá, je na KR118PM1 přivedeno napětí a na regulačním kondenzátoru (C2) dochází s plynulým zvyšováním napětí při zvyšování náboje. Tyristory umístěné v čipu se otevírají postupně s určitým zpožděním. Triak se otevírá s přestávkou rovnající se zpoždění tyristorů. Pro každou následující napěťovou periodu dochází k postupnému snižování zpoždění a nástroj se rozběhne hladce.
Doba nastavení závisí na kapacitě C2 (při 47 mikronech je počáteční čas 2 sekundy). Toto zpoždění je optimální, i když může být změněno zvýšením kapacity C2. Po vypnutí úhlové brusky (úhlové brusky) se kondenzátor C2 vybije kvůli rezistoru R1 (doba vybíjení je přibližně rovna 3 sekundám při 68 k).
Tento obvod pro nastavení otáček motoru lze upgradovat nahrazením R1 variabilním odporem. Když se změní hodnota odporu variabilního rezistoru, změní se výkon elektromotoru. Rezistor R2 vykonává funkci řízení velikosti proudu, který protéká vstupem triaku VS1 (je žádoucí zajistit chlazení ventilátorem), což je řízení. Kondenzátory C1 a C3 se používají k ochraně a ovládání čipu.
Triak je vybrán s následujícími charakteristikami: maximální přímé napětí je až 400–500 V a minimální přenosový proud skrze spoje musí být alespoň 25 A. Při výrobě softstartéru podle tohoto schématu může být výkonová rezerva v rozsahu od 2 kW do 5 kW.
Aby se zvýšila životnost nástrojů a motorů, je nutné zajistit hladký start. Důvodem je konstrukční vlastnost asynchronních a kolektorových typů elektromotorů. Při spuštění dochází k rychlé spotřebě proudu, v důsledku čehož dochází k opotřebení elektrických a mechanických součástí. Použití softstartéru vám umožňuje zajistit elektrické nářadí v souladu s bezpečnostními předpisy. Při upgradu nástroje je možné zakoupit hotové modely a sestavit jednoduché a spolehlivé univerzální zařízení, které se nejen liší, ale dokonce překonává některé tovární softstartéry.