Recenze

Schéma zařízení softstartéru. Tipy Udělej to sám.

Alexander Sitnikov (Kirov region) Obvod uvažovaný v článku umožňuje bezrázové spouštění a brzdění elektromotoru, zvyšuje životnost zařízení a snižuje zatížení elektrické sítě. Měkkého rozběhu je dosaženo regulací napětí na vinutí motoru pomocí výkonových tyristorů. Softstartéry (SS) jsou široce používány v různých elektrických pohonech. Strukturní schéma vyvinutého softstartéru je na obrázku 1 a schéma činnosti softstartéru je na obrázku 2. Základem softstartéru jsou tři páry antiparalelních tyristorů VS1 – VS6, zařazené v mezeře každé z fází. Měkký start je dosažen postupným zvýšení síťového napětí přivedeného na vinutí elektromotoru z nějaké počáteční hodnoty Uinit na jmenovitou hodnotu Unom. Toho je dosaženo postupným zvyšováním vodivostního úhlu tyristorů VS1 – VS6 z minimální hodnoty na maximum během doby Tstart, nazývané doba startu. Typicky je hodnota Uнач 30. 60% Uном, proto je rozběhový moment elektromotoru výrazně menší než v případě připojení elektromotoru na plné napětí sítě. Dochází tak k postupnému napínání hnacích řemenů a plynulému záběru ozubených kol převodovky. To má příznivý vliv na snížení dynamického zatížení elektrického pohonu a ve svém důsledku pomáhá prodloužit životnost mechanismů a prodloužit interval mezi opravami. Použití UPP také umožňuje snížit zatížení elektrické sítě, protože v tomto případě je startovací proud elektromotoru 2 – 4 jmenovité proudy motoru, a nikoli 5 – 7 jmenovitých proudů, jako u přímého spouštění. To je důležité při napájení elektrických instalací z energetických zdrojů s omezeným výkonem, jako jsou dieselagregáty, zdroje nepřerušitelného napájení a nízkopříkonové trafostanice. (zejména ve venkovských oblastech). Po ukončení startu jsou tyristory přemosťovány přemosťovacím stykačem K, díky čemuž se během doby TrAb na tyristorech neztratí žádný výkon, což znamená úsporu elektrické energie. Při brzdění motoru probíhají procesy v opačném pořadí: po odpojení stykače K je úhel vodivosti tyristorů maximální, napětí na vinutí elektromotoru se rovná síťovému napětí mínus úbytek napětí na tyristorech. Poté se úhel vodivosti tyristorů během doby Ttorm sníží na minimální hodnotu, která odpovídá meznímu napětí Uots, po jejímž uplynutí se úhel vodivosti tyristorů rovná nule a do vinutí není přiváděno napětí. Obrázek 3 ukazuje aktuální diagramy jedné z fází motoru s postupným zvyšováním úhlu vodivosti tyristorů. Obrázek 4 ukazuje fragmenty základního schématu elektrického obvodu softstartéru. Celé schéma je k dispozici na webu časopisu. Pro jeho provoz je potřeba třífázové napětí A, B, C běžné sítě 380 V o frekvenci 50 Hz. Vinutí elektromotoru může být zapojeno buď do hvězdy nebo do trojúhelníku. Jako výkonové tyristory VS1 – VS6 se používají levná zařízení typu 40TPS12 v pouzdře TO-247 se stejnosměrným proudem Ipr = 35 A. Přípustný proud fází je Idop = 2Ipr = 70 A. Předpokládejme, že maximální rozběhový proud je 4Inom, z čehož vyplývá, že Idop/4 standardní výkon motoru = 17,5 A zjišťujeme. k softstartéru je přípustné připojit motor 7,5 kW se jmenovitým fázovým proudem Iн = 15 A Pokud rozběhový proud překročí Idop (z důvodu připojení motoru s vyšším výkonem nebo příliš krátké doby rozběhu), proces rozběhu se zastaví, protože bude fungovat automatický spínač QF1 se speciálně zvolenou charakteristikou. K tyristorům jsou paralelně připojeny tlumící RC obvody R48, C20, C21, R50, C22, C23, R52, C24, C25, zabraňující falešné aktivaci tyristorů, dále varistory R49, R51 a R53, pohlcující přepěťové impulsy nad 700 K.DC relé typu a K.C-1V s a jmenovitý proud 2 A bočník výkonových tyristorů po dokončení startu. Řídicí systém je napájen z transformátorového napájecího zdroje, napájeného z mezifázového napětí Uav. Zdroj obsahuje snižovací transformátory TV3, TV91, diodový můstek VD12, proud omezující rezistor R40, vyhlazovací kondenzátory C1, C2, C1, odšumovací kondenzátory C1, C1, C3 a lineární stabilizátory DA5 a DA2, poskytující napětí 4, respektive 6 V. Řídicí systém je postaven pomocí mikrokontroléru DD1 typu PIC2F12. Mikrokontrolér generuje řídicí impulsy pro tyristory VS5 – VS1 „zapalováním“ optosimistorů ORT16-ORT873 (MOC1). Rezistory R6 – R5 slouží k omezení proudu v řídicích obvodech tyristorů VS10 – VS3052. Řídicí impulsy jsou přiváděny současně do dvou tyristorů se zpožděním vzhledem k začátku půlvlny mezifázového napětí. Synchronizační obvody se síťovým napětím se skládají ze tří stejných jednotek složených z nabíjecích odporů R1, R6, R36, R47, R13, R14, diod VD18 – VD19, tranzistorů VT23 – VT24, akumulačních kondenzátorů C3 – C8 a optočlenů OPT1 – OPT3. Z výstupu 17 optočlenů OPT19, OPT2, OPT4 jsou na vstupy mikrokontroléru RC4, RC2, RC3 posílány impulsy o délce cca 4 μs, odpovídající začátku záporné půlvlny fázových napětí Uab, Ubc, Uca. Schémata činnosti synchronizační jednotky jsou na obrázku 5. Vezmeme-li horní graf jako síťové napětí Uav, pak prostřední graf bude odpovídat napětí na kondenzátoru C17 a spodní bude odpovídat proudu přes fotodiodu optočlenu ORT2. Mikrokontrolér registruje synchronizační impulsy přijaté na svých vstupech, určuje přítomnost, pořadí střídání, nepřítomnost „přilepení“ fází a také vypočítává dobu zpoždění řídicích impulsů tyristoru. Vstupy synchronizačních obvodů jsou chráněny před přepětím varistory R17, R22 a R27. Pomocí potenciometrů R2, R3, R4 se nastavují parametry, které odpovídají pracovnímu schématu softstartéru znázorněnému na obrázku 2; respektive R2 – Tstart, R3 – Ttorm, R4 – Uначи Uотс. Nastavená napětí z motorů R2, R3, R4 jsou přiváděna na vstupy RA2, RA1, RA0 mikroobvodu DD1 a konvertována pomocí ADC. Doba rozjezdu a brzdění je nastavitelná od 3 do 15 s a počáteční napětí je nastavitelné od nuly do napětí odpovídajícímu úhlu vodivosti tyristoru 60 elektrických stupňů. Kondenzátory C8 – C10 potlačují šum. Povel START je dán sepnutím kontaktů 1 a 2 konektoru XS2 a na výstupu 4 optočlenu OPT1 se objeví log signál. 1; Kondenzátory C14 a C15 potlačují oscilace, které vznikají v důsledku odskoku kontaktu. Rozepnutá poloha kontaktů 1 a 2 konektoru XS2 odpovídá příkazu „STOP“. Spínání obvodu řízení startu může být realizováno západkovým tlačítkem, páčkovým spínačem nebo reléovými kontakty. Výkonové tyristory jsou chráněny před přehřátím termostatem B1009N s normálně uzavřenými kontakty umístěnými na chladiči. Když teplota dosáhne 80°C, kontakty termostatu se otevřou a na vstup RC3 mikrokontroléru je odeslána úroveň log. 1, indikující přehřátí. LED HL1, HL2, HL3 slouží jako indikátory následujících stavů:

HL1 (zelená) „Připravenost“ – žádné nouzové podmínky, připraveno ke startu;
HL2 (zelená) „Práce“ – blikání LED znamená, že softstartér startuje nebo brzdí motor, svítí trvale – provoz na bypass;
HL3 (červená) „Failure“ – indikuje přehřátí chladiče, nepřítomnost nebo „přilepení“ fázových napětí.

Přečtěte si více

Týrská dýňová semínka - prohřátá sluncem

Přemosťovací relé K1, K2, K3 jsou spínána mikrokontrolérem dodávajícím log. 1 k bázi tranzistoru VT4.

Programování mikrokontroléru je in-circuit, pomocí konektoru XS3, diody VD2 a mikrospínače J1. Prvky ZQ1, C11, C12 tvoří spouštěcí obvod generátoru hodin, R5 a C7 tvoří obvod resetování napájení, C13 filtruje rušení na napájecích sběrnicích mikrokontroléru.

Obrázek 6 ukazuje zjednodušený algoritmus pro provoz UPP. Po inicializaci mikrokontroléru je vyvolán podprogram Error_Test, který zjišťuje přítomnost nouzových situací: přehřátí chladiče, nemožnost synchronizace s napětím sítě z důvodu výpadku fáze, nesprávného připojení k síti nebo silného rušení. Pokud nouzová situace není zaznamenána, je proměnné Error přiřazena hodnota „0“, po návratu z podprogramu se rozsvítí LED „Ready“ a obvod přejde do režimu čekání povelu „START“. Po zaregistrování příkazu „START“ mikrokontrolér provede analogově-digitální převod nastavených hodnot napětí
na potenciometrech a výpočtu parametrů Tstart a Ustart, načež vydá řídicí impulsy pro výkonové tyristory. Na konci rozběhu se zapne bypass. Když motor brzdí, řídicí procesy se provádějí obráceně.
dobře.

Průmyslové softstartéry výrobce Zvezda Elektronika LLC – viz zde.

Schéma zařízení softstartéru. Udělej to sám