Устройство плавного пуска - это любое устройство, которое управляет ускорением электродвигателя с помощью подаваемого напряжения.

Теперь напомним вкратце о необходимости иметь стартер для любого двигателя.

Асинхронный двигатель может самозапускаться из-за взаимодействия между потоком вращающегося магнитного поля и потоком обмотки ротора, вызывая высокий ток ротора при увеличении крутящего момента. В результате статор потребляет большой ток, и к тому времени, когда двигатель достигает полной скорости, потребляется большой ток (превышающий номинальный ток), что может вызвать нагрев двигателя и, в конечном итоге, его повреждение. Чтобы этого не произошло, нужны пускатели двигателей.

Запуск мотора возможен 3 способами

Подача напряжения полной нагрузки через определенные промежутки времени: прямой пуск от сети
Постепенное применение пониженного напряжения: пускатель звезда-треугольник и устройство плавного пуска
Применяющая часть обмотки пуска: Автотрансформаторный пускатель

Определение мягкого пуска

Теперь обратим особое внимание на мягкий пуск.

С технической точки зрения устройство плавного пуска - это любое устройство, уменьшающее крутящий момент, прилагаемый к электродвигателю. Обычно он состоит из твердотельных устройств, таких как тиристоры, для управления подачей напряжения питания на двигатель. Пускатель работает по тому, что крутящий момент пропорционален квадрату пускового тока, который, в свою очередь, пропорционален приложенному напряжению. Таким образом, крутящий момент и ток можно регулировать, уменьшая напряжение во время запуска двигателя.

С помощью устройства плавного пуска может быть два типа управления:

Открытый контроль : Пусковое напряжение подается со временем, независимо от потребляемого тока или скорости двигателя. Для каждой фазы два SCR подключаются друг к другу, и SCR сначала проводятся с задержкой 180 градусов в течение соответствующих полуволновых циклов (для которых проводит каждый SCR). Эта задержка постепенно уменьшается со временем до тех пор, пока подаваемое напряжение не возрастет до полного напряжения питания. Это также известно как система изменения напряжения во времени. Этот метод не имеет значения, поскольку он не контролирует ускорение двигателя.

Замкнутый контур управления : Любая из выходных характеристик двигателя, таких как потребляемый ток или скорость, отслеживается, и стартовое напряжение изменяется соответствующим образом для получения требуемого отклика. Ток в каждой фазе контролируется, и если он превышает определенную уставку, линейное изменение напряжения по времени останавливается.

Таким образом, основной принцип устройства плавного пуска заключается в том, что путем управления углом проводимости тиристоров можно управлять приложением напряжения питания.

2 Компоненты базового устройства плавного пуска

Выключатели питания например, SCR, которые необходимо регулировать по фазе, чтобы они применялись для каждой части цикла. В трехфазном двигателе по два тиристора соединены спина к каждой фазе. Коммутационные устройства должны иметь номинальное значение, по крайней мере, в три раза больше, чем напряжение сети.

Логика управления использование ПИД-регуляторов или микроконтроллеров или любой другой логики для управления приложением напряжения затвора к тиристору, то есть для управления углом срабатывания тиристоров, чтобы заставить тиристор проводить в требуемой части цикла напряжения питания.

Рабочий пример электронной системы плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя

Система состоит из следующих компонентов.

Два спина к спине SCR для каждой фазы, то есть всего 6 SCR.
Схема логики управления в виде двух компараторов - LM324 и LM339 для создания уровня и линейного напряжения и оптоизолятора для управления приложением напряжения затвора к каждому тиристору в каждой фазе.

Схема источника питания для обеспечения необходимого напряжения питания постоянного тока.

“4-битная полная схема сумматора ”

Блок-схема электронной системы плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя

Напряжение уровня генерируется с помощью компаратора LM324, чей инвертирующий вывод питается от источника постоянного напряжения, а неинвертирующий вывод подается через конденсатор, подключенный к коллектору NPN-транзистора. Зарядка и разрядка конденсатора вызывают соответствующее изменение выходного сигнала компаратора и изменение уровня напряжения с высокого на низкий. Напряжение этого выходного уровня подается на неинвертирующий вывод другого компаратора LM339, на инвертирующий вывод которого подается напряжение с линейным нарастанием. Это линейное напряжение создается с помощью другого компаратора LM339, который сравнивает пульсирующее напряжение постоянного тока, приложенное к его инвертирующему выводу, с чистым постоянным напряжением на его неинвертирующем выводе, и генерирует опорный сигнал нулевого напряжения, который преобразуется в линейный сигнал посредством зарядки и разрядки электролитный конденсатор.

3^rdКомпаратор LM339 выдает сигнал высокой ширины импульса для каждого напряжения высокого уровня, который постепенно уменьшается по мере уменьшения напряжения уровня. Этот сигнал инвертируется и подается на оптоизолятор, который подает стробирующие импульсы на тиристоры. По мере падения уровня напряжения ширина импульса оптоизолятора увеличивается, и чем больше ширина импульса, тем меньше задержка, и постепенно тиристор срабатывает без какой-либо задержки. Таким образом, управляя длительностью между импульсами или задержкой между приложениями импульсов, регулируется угол срабатывания SCR и регулируется подача тока питания, таким образом регулируя выходной крутящий момент двигателя.

Весь процесс представляет собой систему управления с разомкнутым контуром, в которой время подачи импульсов запуска затвора на каждый тиристор регулируется в зависимости от того, насколько раньше линейное напряжение снижается от уровня напряжения.

Преимущества мягкого старта

Теперь, когда мы узнали, как электронная система плавного пуска работает, давайте вспомним несколько причин, по которым он предпочтительнее других методов.

- Повышенная эффективность : Эффективность системы плавного пуска с твердотельными переключателями больше из-за низкого напряжения в открытом состоянии.
- Контролируемый запуск : Пусковой ток можно плавно регулировать, легко изменяя пусковое напряжение, и это обеспечивает плавный запуск мотора без рывков.

Контролируемое ускорение : Ускорение двигателя регулируется плавно.
Низкая стоимость и размер : Это обеспечивается использованием твердотельных переключателей.