Тиристорный пускатель своими руками

Тиристорный пускатель своими руками — Справочник металлиста

Soft Starter Toshiba TMC7 – пример мягкого пускателя

При словах “мягкий пускатель” у человека, далёкого от электроники, возникает  ассоциация – что-то мягкое, набитое поролоном или ватой.

Но давайте серьезно рассмотрим это замечательное устройство, выясним, что у него внутри и с какой стороны к нему подходить.

Мягкий пускатель – что это такое?

Понятие “мягкий” относится не к самому пускателю, а к пуску двигателя, который подключается через такой пускатель.

Имеется ввиду, как правило, асинхронный электрический двигатель с короткозамкнутым ротором. Это самый распространенный тип двигателей. По моим наблюдениям, в 95% случаев в промышленном оборудовании применяются именно асинхронные двигатели.

Я уже писал в статье про подключение электродвигателей, что двигателя можно подключать различными способами – прямой подачей напряжения через контактор, через твердотельное реле, через схему “звезда-треугольник”, через частотный преобразователь. По приведенным ссылкам рекомендую перейти, если эта тема интересует, там много интересного.

Так вот, если контактор и твердотельное реле включают двигатель “жёстко” (БАХ! – и поехали), то мягкий пускатель позволяет сделать мягкий, плавный старт двигателя. Поэтому его ещё называют плавным пускателем, устройством плавного пуска (УПП) или soft starter.

Причём, пускатель на то и пускатель, что он полностью обеспечивает все потребности двигателя в пуске, останове и защите.

Ещё раз призываю не путать контактор и пускатель, вот моя статья, в которой я подробно объяснил различия.

 Где используются мягкие пускатели

Мягкие пускатели целесообразно применять там, где существует большая нагрузка на валу в момент включения двигателя.

Большая нагрузка может быть за счет большой инерции ротора двигателя, а также за счет собственно нагрузки (потребителя). Имеется ввиду такая нагрузка, как конвейера, имеющие большую протяженность и перемещающие хрупкие предметы, вентиляторы, имеющие массивную крыльчатку, а также различные насосы и компрессора.

Кроме того, иногда очень важно обеспечить не только плавный пуск, но и плавный останов. Например, при питании тех же конвейеров, чтобы предметы не попадали или не сместились. Либо в насосном оборудовании, для предотвращения гидроудара при выключении.

Мягкий пуск электродвигателя при помощи мягких пускателей и преобразователей частоты успешно решает все эти проблемы, а также даёт другие преимущества, предоставляя полную свободу в управлении двигателем.

Пару десятков лет назад, до развития электронных устройств пуска, при необходимости управления приводом применялись двигатели постоянного тока, управлять которыми проще. Однако, и стоят они дороже асинхронных.

Также применялись двухскоростные асинхронные двигатели.

 Выбор

При выборе мягкого пускателя вполне логично руководствоваться прежде всего мощностью подключаемого электромотора.

Однако, если мотор имеет тяжелые условия пуска, а также при частом включении/выключении, необходим запас по мощности.

Дело в том, что мягкий пускатель устроен так, что не может долго тянуть двигатель на напряжении ниже номинального. Поскольку для этого применяются тиристоры, а они греются.

Во время нормальной работы, когда двигатель работает на номинале, тиристоры полностью открыты, напряжение на них стремится к нулю, и они практически не греются.

В мощных софтстартерах, чтобы не напрягать тиристоры после выхода двигателя на номинал, используют шунтирующий контактор (байпас), который может быть как встроенным, так и внешним.

Основные параметры

1. Время разгона (передняя рампа). Название говорит за себя. Чем меньше время разгона, тем труднее двигателю, и тем меньше смысла использовать мягкий пускатель.

Обычное время разгона – 10…20 сек. Чем больше это время, тем труднее мягкому пускателю – тиристоры не могут работать в таком режиме длительное время, греются.

Другое название параметра – наклон характеристики разгона.

2. Время торможения (замедления), задняя рампа. То же самое, но напряжение плавно понижается. Другое название – наклон характеристики торможения.

А что там свежего в группе вк самэлектрик.ру?

3. Начальное напряжение. Если это значение выставить малым, то двигатель будет плавно набирать обороты. Если очень малым – может вообще не тронуться. Оптимально – выставить такой минимальный уровень, при котором мотор гарантированно начнет вращаться при включении.

4. Ограничения тока. Тут принцип такой же, как и у теплового реле, которое защищает двигатель от перегрузки.

Только реле не может долго терпеть, и отключает цепь пуска, а софт стартер ограничивает ток двигателя на установленном уровне. Например, при разгоне ток некоторое время может составлять 120-140% от номинала, это нормально.

Ток будет сохраняться на уровне ограничения, затем напряжение продолжит увеличиваться до номинала.

5. Номинальный ток. Этот параметр используется для защиты двигателя в процессе работы, и аналогичен работе теплового реле – отключает двигатель, если ток превысил уставку.

 Схема включения

Схемы включения софт стартеров могут отличаться для разных моделей, но смысл один.

Выделю основные тезисы.

1. Три фазы на входе, три фазы – на выходе.

2. Система управления пуском/стопом – двухпроводная (переключатель) либо трехпроводная (две кнопки, Пуск и Стоп):

Схема управления мягкого пускателя

3. Внутреннее реле аварии, которое говорит о ошибке (например, перегрев или перегрузка) и размыкает соответствующую контрольную цепь.

Схема включения мягкого пускателя

Подробнее про схемы включения и пример реального применения мягких пускателей – в этой статье.

Настройка параметров

Рассмотрим подробно для примера переднюю панель Софтстартера Toshiba TMC7, внешний вид которого показан в самом начале этой статьи.

Мягкий пускатель (SoftStarter) Toshiba TMC7 – передняя панель

Reset – сброс ошибок.

Trip codes – коды ошибок, которые индицируются в определенном количестве миганий светодиода Ready.

Вот количество миганий и соответствующая ошибка:

1. Проблема с силовой частью
2. Превышено время старта
3. Перегрузка двигателя
4. Перегрев двигателя
5. Дисбаланс по фазам
6. Частота на входе вышла за пределы 40…72 Гц
7. Ошибка чередования фаз
8. Ошибка связи (в случае применения дополнительного модуля)

 Current Ramp – Нарастание тока при запуске, в процентах и в секундах.

Motor FLC – ток двигателя, в процентах от номинала мягкого пускателя. Параметр защиты двигателя.

Current limit – ограничение тока во время старта

Soft Stop – время мягкого останова. 0 – выбег двигателя (отключение питания, вращение по инерции)

Motor Trip Class – Класс термозащиты двигателя. Чем выше значение, тем медленнее сработает тепловая защита двигателя при перегрузке

AUX relay, Phase rotatoin – функция внутреннего реле, защита от смены фаз от неправильного вращения

Excess Start Time – Превышение времени старта. Двигатель за данное время не смог развить номинальную скорость. Требуется увеличить уровень ограничения тока.

По контактам управления.

С1, С2 – клеммы подключения термистора двигателя. Если термистора нет, устанавливается перемычка.

R33…R44 – выходы функциональных реле

02, 01 – подключение кнопок управления

А2, А1, А3 – выходы для питания цепей управления и контрольных цепей схемы софт стартера.

Защита

Поскольку Soft Starter – это электронное силовое устройство, то для его защиты по входу требуются быстродействующие предохранители. На крайний случай – быстродействующие защитные автоматы с характеристикой В. Я об этом много распространяюсь в статье про твердотельные реле, даю ссылку ещё раз.

Плавный пуск коллекторного электродвигателя своими руками — Станки, сварка, металлообработка

Работа внушительной части приборов, используемых в быту и на производстве, обеспечивается электродвигателями с различными спецификациями. Изучив технические характеристики, схемы соединения к электропитанию и подключения фаз двигателей, их можно использовать вторично в самодельных станках, насосных и вентиляционных системах.

Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей

Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей. Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки.

Замкнутые на кругах стержни входят в пазы сердечника, где при индукции тока создается поле уравновешивающее электромагнитное поле катушки. Для того, чтобы после подключения к сети мотор заработал, нужен стартовый толчок.

В некоторых случаях, например на точильном станке двигатель можно запустить вручную, простым вращательным движением вала.

Можно также снабдить самодельный инструмент дополнительной стартовой обмоткой или частотным преобразователем, который обеспечит плавный запуск мотора. Начало вращения в асинхронных двигателях с трехфазной обмоткой статора происходит автоматически, благодаря чередованию фаз

Как видно на структурной схеме, в коллекторном электродвигателе имеются рабочая и пусковая обмотки. Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки.

Разница полюсов сдвигает ротор по кругу, достигая определенного угла, контакт с щетками перебрасывается на вторую рабочую обмотку, что обеспечивает непрерывное вращательное движение.

Подключение электромотора на самодельных устройствах

Перед использованием электродвигателя нужно навести справки о его типе и особенностях конструкции. Единственной доступной информацией при этом может быть лишь серийная маркировка на корпусе, остальное — мощность, тип, возможные системы управления двигателем — придется поискать в технических справочниках.

Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий. Для этого, после визуального осмотра на предмет следов возгорания, при помощи мультиметра нужно сделать прозвон всех контактов и корпуса, затем проверить обмотки и выводы, и также конденсаторы при наличии.

Запуск двигателя коллекторного типа

Коллекторные двигатели компактны и работают на высоких оборотах. Ими оснащаются малогабаритные бытовые приборы, например, миксеры, мясорубки, кофемолки и стиральные машины, а также ручные инструменты — дрели, шуруповёрты, дисковые пилы и т. п.

На фото — схема подключения такого электродвигателя к питанию 220В через простой замыкающий выключатель. Кнопка в зажатом положении подает ток на обмотки статора и ротора. При двух разных обмотках на статоре можно сделать перемычку для переключения скоростей.

Способы подключения асинхронных двигателей

Различные модели асинхронных двигателей используются в бытовых кондиционерах, в насосных системах и аппаратуре промышленного назначения. Они, как правило, оснащаются преобразователями частоты, которые в зависимости от предназначения, выполняют постепенный набор оборотов при включении, или плавное, не ступенчатое, переключение скоростей.

Схема подключения обычно дается прямо на корпусе, где маркируются выводящие провода пусковой и рабочей обмотки. В других случаях их можно определить при помощи замеров сопротивления. Величина в Омах в двух вариантах последовательного соединения должна в сумме быть равной показателю сопротивления пары обмоток ротора и статора.

Рабочая обмотка может отличаться и визуальной толщиной в сечении. Она подключается к конденсатору, а вывод от статора напрямую к 220В.

Емкость теплообменника зависит от мощности мотора в расчете 7мкФ на 100Вт. Чрезмерный нагрев корпуса после запуска свидетельствует о недостаточной емкости подключенных конденсаторов. Если наблюдается спад мощности и замедление оборотов, следует уменьшить емкость.

Трехфазными двигателями, отличающимися большой мощностью и возможностью автоматического старта оборудуют деревообрабатывающие и токарные станки. К трехфазной сети питания такие моторы подсоединяются в двух конфигурациях: треугольной или в виде звезды.

Для подключения к сети с одной фазой необходимо наличие переходного конденсатора, но в этом случае будут потери мощности и скорости оборотов двигателя.

Частотные преобразователи — важный элемент системы управления двигателем, могут быть заменены симисторами для плавного пуска, которые подключаются по трехфазной схеме. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Фото схем электродвигателя

Устройство плавного пуска

> Теория > Устройство плавного пуска

Особенности конструкции некоторых инструментов, например, угловой шлифовальной машины, влекут к высокому воздействию на двигатель устройства динамических нагрузок. Для устранения неравномерных нагрузок на электроприбор и его составные части рекомендуется приобретать или сделать своими руками устройство плавного пуска (УПП).

Внешний вид устройства плавного пуска УПП 7-22 на 12В

Общая информация

В электроинструментах, в которых рабочая часть представлена диском, что вращается с высокой скоростью, в начале их работы на ось редуктора воздействуют силы инерции. Это воздействие влечет за собой нижеследующие негативные моменты:

1. Инерционный рывок, созданный в результате нагрузки на ось при резком старте, может вырвать агрегат из рук, тем более, если используются большие в диаметре и массе диски;

Важно! Из-за таких инерционных рывков при работе со стальными и алмазными дисками необходимо держать инструмент двумя руками и быть готовым к его удержанию, так как в противном случае можно травмироваться при срыве агрегата.

1. Резкое поступление рабочего электронапряжения на двигатель создает большую перегрузку по току, которая происходит после того, как агрегат набрал минимальное значение оборотов. Это влечет к перегреву обмоток мотора и быстрому износу щеток. Частое включение и выключение инструмента может привести к короткому замыканию, так как существует высокая вероятность оплавления изоляционного слоя обмоток;
2. Резкий набор оборотов УШМ или дисковой пилы из-за большого крутящегося момента приводит к быстрому изнашиванию шестерни редуктора. Иногда возможно заклинивание редуктора или даже отламывание его зубьев;
3. Перегрузки, что воспринимает на себе при резком запуске рабочий диск, могут привести к его разрушению. Присутствие защитного кожуха на подобных электроинструментах обязательно.

Важно! При запуске болгарки открытый участок кожуха должен находиться в противоположной стороне от человека, чтобы защитить его от летящих осколков при возможном разрушении рабочего диска.

Для сокращения пагубных воздействий резкого и динамического пуска на электроинструмент производители выпускают модели со встроенным плавным пуском и регулировкой оборотов.

Внутреннее устройство болгарки со встроенным блоком УПП

Для информации. Подобные приспособления встраиваются в агрегаты из средней и высокой ценовой категории.

Устройство плавного пуска и регулятор оборотов отсутствуют во многих экземплярах электроинструмента, который имеется в большинстве домашних хозяйств.

Если приобрести мощную технику (диаметр рабочего диска более 20 см) без УПП, резкий пуск двигателя повлечет к скорому износу механики и электрочасти, также такой агрегат сложно удержать в руках при включении. Установка УПП – это единственный выход.

Заводское устройство для регулировки оборотов УШМ

Готовое устройство плавного пуска для электроинструмента можно монтировать как внутрь корпуса при наличии свободного места, так и подключать в разрыв кабеля питания. Однако можно не приобретать готовое изделие, а изготовить его своими руками, так как схема этого приспособления достаточна проста.

Самостоятельное изготовление УПП

Для изготовления самого популярного устройства плавного пуска для электроинструмента на основе платы КР1182ПМ1Р понадобятся нижеследующие инструменты и материалы:

• паяльник с припоем;
• микросхема фазовой регулировки КР1182ПМ1Р;
• резисторы;
• конденсаторы;
• симисторы;
• прочие вспомогательные элементы.

Электрическая схема для создания блока плавного пуска двигателя инструмента

В устройстве, которое получено по схеме выше, управление происходит посредством платы КР1182ПМ1Р, а симисторы выступают в качестве силовой части.

Трехфазный тиристорный пускатель

На рис. 2.6 представлена схема трехфазного тиристорного пускателя.

От вторичной обмотки трехфазного разделительного трансформатора ТР1 напряжение поступает на асинхронный двигатель М, если нажать кнопку «Вкл» и тем самым включить тиристор Т1, подавая сигнал на его управляющий электрод.

Тиристор Т1 через выпрямительный мост ВМ соединяет первичные обмотки ТР1 в звезду и ТР1 трансформирует напряжение во вторичные обмотки. Двигатель запускается.

Рис. 2.6. Трехфазный тиристорный пускатель

После отпускания кнопки «Вкл». Тиристор Т1 остается включенным, так как по нему идет выпрямленный ток. Нажатием кнопки «Откл» осуществляется останов двигателя. Включается тиристор Т2 и емкость С2 разряжается на обмотку W2 импульсного трансформатора ИТ.

В цепи обмотки W1 (через емкость С1 и тиристор Т1) начинает проходить наведенный ток, который выключает тиристор Т1. Соединение в звезду первичных обмоток ТР1 нарушается и обесточенный двигатель останавливается. При включении тиристора Т2 схема подготавливается к следующему включению.

Через тиристор Т2 и сопротивление R1 заряжается емкость С4. Когда напряжение на ней поднимется до достаточного уровня, включается динистор Д, а через него тиристор Т3, при этом емкость С3 разряжается на обмотку W3 ИТ.

В обмотке W2 возникает трансформированный импульс, который замыкается через емкость С2 и выключает тиристор Т2, при отключении которого разрывается анодная цепь тиристора Т3. Таким образом, схема пускателя оказывается подготовленной для следующего включения двигателя.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Описание работы исследуемых схем.

3. Описание аварийных режимов работы.

4. Выводы о проделанной работе.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Для каких целей предназначены трансформаторы тока ТА1 и ТА2 на рис. 2.1?

2. Как осуществляется реверс асинхронного двигателя в схеме на рис. 2.1?

3. Для каких целей служит тиристор VS2 на рис. 2.2?

4. В чем заключается принцип работы тиристорного регулятора мощности на рис. 2.4?

5. Для чего нужна схема принудительной коммутации на рис. 2.5?

6. Объясните назначение динистора Д в схеме на рис. 2.6?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25pl1_id=3812

2. Епифанов, А. П. Основы электропривода: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2008. – 192 c.

3. Ильинский, Н. Ф. Общий курс электропривода: учеб. для вузов / Н. Ф. Ильинский, В. Ф. Козаченко. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 544 с.

Лабораторная работа №3

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

3.1. ТИРИСТОРНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ ТИПА ТРИОЛ АС11
С МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

Тиристорное пускающее устройство Триол АС11 представляет собой нереверсивный трехфазный тиристорный коммутатор (ТК) с многофункциональной системой управления (СУ) на базе микропроцессорного контроллера (МК) и развитым пользовательским интерфейсом, аппаратно обеспечиваемым устройством ввода/вывода дискретных сигналов (УВВ).

Принцип действия устройства Триол АС11 поясняет функциональная схема, приведенная на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Функциональная схема Триол АС11

Основным силовым элементом ТК является тиристорный ключ, представляющий собой два встречно-параллельно включенных тиристора. Такой ключ помещается в каждую из трех фаз. Изменяя угол управления (включения) тиристоров, можно менять подводимое к статорной обмотке двигателя напряжение и, соответственно, ток.

Снижение подводимого к статорной обмотке двигателя напряжения позволяет уменьшить токи в динамических режимах (при пуске) и избежать ударных нагрузок на механизм. Наличие регулятора тока обеспечивает поддержание заданного значения тока практически в течение всего времени разгона с помощью увеличения напряжения на выходе ТК.

Это достигается уменьшением угла управления тиристоров. Разгон с заданным значением пускового тока продолжается до тех пор, пока текущее значение угла управления тиристорами больше также изменяющегося угла сдвига между первыми гармониками напряжения и тока. Когда это соотношение не соблюдается, тиристоры открываются полностью.

К этому моменту, однако, ток уже не должен превышать заданного значения при правильно настроенных параметрах пускового устройства.

Изменяя коэффициент усиления и постоянную интегрирования регулятора тока, а также начальное значение угла открывания тиристоров и величину (кратность) пускового тока можно получить требуемые динамические характеристики. Следует учесть, что величина пускового тока, не должна превышать номинального значения тока, указанного в паспорте конкретного пускового устройства.

По согласованию с Заказчиком в устройстве Триол АС11 при нагрузках значительно меньше номинального значения предусматривается режим энергосбережения, при котором за счет изменения угла управления тиристорами привод работает с пониженным напряжением.

В зависимости от вида механизма и по согласованию с Заказчиком торможение двигателя может осуществляться:

— выбегом, путем снятия управляющих импульсов с тиристоров ТК;

— скатом, путем снижения подводимого к статорной обмотке электродвигателя напряжения (плавным увеличением углов управления тиристорами ТК);

— динамическим торможением, путем подачи на статорную обмотку двигателя постоянного по направлению напряжения.

Многоканальный источник питания ИП преобразует сетевое переменное напряжение в систему напряжений постоянного тока требуемых уровней и степени стабильности, гальванически связанных и не связанных между собой, для питания устройств управления.

Микропроцессорный контроллер МК осуществляет формирование режимов работы устройства с заданными параметрами с помощью сигналов управления: сигналов управления тиристорами, сигналов защиты и аварийного отключения Триол АС11, приема и передачи внешних управляющих, задающих и информационных сигналов.

Устройство ввода/вывода УВВ предназначено для приёма и передачи внешних управляющих сигналов. УВВ имеет набор дискретных входов/выходов. Во входные и выходные цепи УВВ включены устройства гальванической развязки для потенциального разделения с силовыми цепями и внешними управляющими цепями.

Формирователи импульсов ФИ (драйверы) предназначены для формирования требуемых уровней управляющих сигналов тиристоров, гальванического разделения силовых цепей и цепей управления тиристоров и МК.

В составе устройства предусмотрен встроенный пульт управления ПУ-5, который содержит клавиатуру для управления режимами работы, задания и программирования параметров, а также элементы индикации и сигнализации для отображения значений параметров и диагностирования.

Для удобства работы оператора программируемые и информационные параметры устройства сведены в функциональные группы.

Схема подключения цепей управления пускателя Триол АС11 приведена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема подключения цепей управления АС11

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Описание работы исследуемых схем.

3. Описание аварийного режима работы пускателя Триол АС11.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Каково назначение регулятора тока на рис. 3.1?

2. До каких пор продолжается разгон с заданным значением пускового тока на рис. 3.1? Когда тиристоры открываются полностью?

3. Какие способы торможения двигателя предусмотрены в схеме на рис. 3.1?

4. Для чего нужны датчики тока ДТ1, ДТ2 на трансформаторах тока, показанные на рис. 3.1?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25pl1_id=3812

2. Епифанов, А. П. Основы электропривода: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2008. – 192 c.

3. Ильинский, Н. Ф. Общий курс электропривода: учеб. для вузов / Н. Ф. Ильинский, В. Ф. Козаченко. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 544 с.

Лабораторная работа №4

МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение принципов действия разных типов магнитных пускателей и исследование на лабораторном стенде времятоковой характеристики теплового реле магнитного пускателя типа ПМЕ-012М.

Общие положения

Магнитным пускателем называется комплектный электро-магнитный аппарат для дистанционного и автоматического управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.

Магнитный пускатель состоит из контактора постоянного или переменного тока, снабженного вспомогательными блок-контактами и смонтированного в металлическом корпусе вместе с тепловым или другого типа реле для защиты от перегрузки или коротких замыканий (максимальная защита). Дистанционное управление осуществляется при помощи кнопок управления.

Магнитный пускатель с одним контактором называется нереверсивным. Он осуществляет пуск, отключение и защиту электродвигателя от самопроизвольных включений при появлении напряжения и защиту от тепловых перегрузок или от токов короткого замыкания. Пускатель с двумя контакторами называется реверсивным и выполняет, кроме перечисленных выше функций, управление реверсом электродвигателя.

Магнитные пускатели изготовляются в нормальном (открытом, защищенном и пылебрызгонепроницаемом) и рудничном исполнениях.

Тепловые реле не обеспечивают защиту двигателя от тока короткого замыкания, и поэтому перед пускателями должны быть установлены плавкие предохранители или максимальные токовые реле.

Минимальная (и нулевая) защита осуществляется катушкой контактора, которая при снятии напряжения или его снижении до 60-70 % номинального значения не в состоянии удержать якорь в притянутом положении, и контакты пускателя под действием массы подвижной системы отключаются.

), необходимо изменять направление вращения двигателя (реверсировать двигатель).

В этом случае применяются реверсивные магнитные пускатели, состоящие из двух трехполюсных контакторов, механически (и электрически) сблокированных между собой таким образом, что если один из контакторов включен, то другой включиться не может.

Для управления реверсивным пускателем применяется трехкнопочный пост с двумя кнопками «Пуск» («Вперед» и «Назад») и общей кнопкой «Стоп».

В схеме кнопочного поста предусмотрена электрическая блокировка, исключающая одновременное включение контакторов при одновременном или поочередном нажатии кнопок «Вперед» и «Назад».

Кроме того, в самом пускателе должна быть предусмотрена электрическая или механическая блокировка, предотвращающая одновременное включение обоих контакторов при «прилипании» (приваривании) главных контактов одного из контакторов.

Для магнитных пускателей часто применяют малогабаритные прямоходовые контакторы облегченного типа с движением якоря магнитной системы не под углом, а снизу вверх и с погружением контактов в масляную ванну. Магнитные пускатели применяют для оперативного управления маломощными двигателями (2,7-75 кВт) у электроталей, монорельсовых тележек, двигателями конвейеров, пневматических установок и т.д.

Они различаются по конструкции, величине, способу защиты от воздействия окружающей среды, числу главных и вспомогательных контактов, схеме включения и номинальному напряжению катушек. В промышленности применяются пускатели общего назначения серий П, ПАЕ, ПМЕ, ПМА; рудничного нормального исполнения серии ЯРН; взрывобезопасные серий ПМ, ПИВ, ПМВИ, ИВИ, ПВ-1140, ППВ-320.

Статьи к прочтению:

• Тренер в роли фасилитатора
• Тренер в роли индивидуального консультанта

:

• Тиристорный пускатель серии птСхема тиристорного пускателя серии ПТ представлена на рис. 2.1. В фазах А и В пускателя установлены трансформаторы тока ТА1 и ТА2, обеспечивающие работу…
• Тиристорный регулятор мощностиРегулятор мощности типа РМТ предназначен для широтно-импульсного регулирования трехфазных электропечей мощностью до 630 кВА с напряжением сети 380 В….

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов: 4 схемы для начинающего мастера

Асинхронные электродвигатели просты по конструкции, дешевы, массово применяются в различных производствах. Не обходятся без них домашние мастера, запитывая их от 220 вольт с пусковыми и рабочими емкостями.

Но, есть альтернативный вариант. Это — подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов, который тоже имеет право на существование.

Ниже я показываю 4 схемы реализации такого проекта. Вы можете выбрать для себя любой из них, более подходящий под ваши личные интересы и местные условия эксплуатации.

С этой темой я впервые столкнулся в конце 1998 года, когда к нам в электролабораторию РЗА пришел друг связист с журналом Радио за №6 от 1996 года и показал статью про безконденсаторный запуск.

Мы сразу решили испытать ее в деле, благо все детали, включая тиристоры и подходящий двигатель, у нас имелись. Как раз был перерыв на обед.

Для проверки спаяли электронный блок навесным монтажом. Справились где-то меньше, чем за час. Схема заработала практически без наладки. Оставили ее для наждака.

Порадовали маленькие габариты блока и отсутствие необходимости подбирать конденсаторы. Особых отличий в потере мощности по сравнению с конденсаторным пуском замечено не было.

Принципы работы электронной схемы: запуск трехфазного асинхронного электродвигателя без конденсаторов

Для подключения в однофазную сеть по этому методу подойдет любой асинхронный движок типового исполнения.

Автор Голик обращает внимание, что обороты ротора в минуту должны составлять не 3000, а 1500. Связано это с конструкцией обмоток статора.

Мощность устройства ограничена электрическими характеристиками силовых диодов и тиристоров — 10 ампер с величиной обратного напряжения более 300 вольт.

Три обмотки статора необходимо подключать по схеме треугольника.

Их выводы собираются на клеммной колодке тремя последовательными перемычками.

Обозначим их «B» и «C». На выводы одной из них, например, «B» подключается электронный блок. Назовем его ключом «k».

Представим, что ее контакт всегда разомкнут, а напряжение подано. Тогда по цепочкам «A» и «B+C» станут протекать токи Ia и Ib+c. Мы знаем, что сопротивление всех обмоток статора (резистивно-индуктивное) одинаково.

Поэтому в цепи «A» ток станет в два раза превышать вектор Ib+c, а по фазе они будут совпадать.

Каждый из этих токов создаст вокруг себя магнитный поток. Но, они не смогут в этой ситуации привести во вращение ротор.

Чтобы электродвигатель стал работать, необходимо сдвинуть по углу два этих магнитных потока (или токи между собой). Эту функцию в нашем случае выполняет электронный ключ.

Его конструкция собрана так, что он кратковременно замыкается, а затем размыкается, шунтируя обмотку «B».

Для этого процесса выбирается момент времени, когда синусоида напряжения достигает максимального амплитудного значения, а сила тока в обмотке «C», ввиду ее индуктивного сопротивления, минимальна.

Между токами в обмотках «A» и «C» образуется временной сдвиг, обозначенный буквой φ. За счет возникновения этого угла сдвига фаз создается суммирующий магнитный поток, начинающий раскрутку ротора двигателя.

Форма тока в обмотке «C» при работе электронного ключа отличается от гармоничной синусоиды, но она не мешает создать на валу ротора крутящий момент.

При переходе полуволны синусоиды напряжения в область отрицательных значений картина повторяется, а двигатель продолжает раскручиваться дальше.

Электронная схема В Голик: устройство запуска трехфазных электродвигателей на доступной элементной базе

Силовая выходная часть электронного ключа, осуществляющая коммутацию обмотки, выполнена на двух мощных диодах (VD1, VD2) и тиристорах (VS1, VS2), включенных по схеме обычного моста.

Однако здесь они выполняют другую задачу: своими плечами из одного тиристора и диода поочередно шунтируют обмотку подключенного электродвигателя при достижении амплитудного значения синусоиды напряжения на схеме.

За счет такого подключения создан электронный ключ двунаправленного действия, реагирующий на положительную и отрицательную полуволну гармоники.

Диодами VD3 и VD4 осуществляется двухполупериодное напряжение сигнала, поступающего на цепи управления. Оно ограничивается и стабилизируется резистором R1 и стабилитроном VD5.

Сигналы на открытие тиристоров электронного ключа поступают от биполярных транзисторов (VT1 и VT2).

Переменный резистор R7 с номиналом на 10 килоом предназначен для регулировки момента открытия силового тиристора. Когда его ползунок установлен в минимальное положение сопротивления, то электронный ключ срабатывает при наибольшем напряжении амплитуды на обмотке B.

Максимальное введение сопротивления резистора R7 закрывает электронный ключ.

Запуск схемы осуществляют при положении ползунка R7, соответствующем максимальному сдвигу фаз токов между обмотками. После этого его сдвигают, определяют наиболее устойчивый режим работы, который зависит от приложенной нагрузки и мощности двигателя.

Все электронные детали со своими номиналами приведены на схеме. Они не являются дефицитными. Их можно заменить любыми другими элементами, соответствующими по электрическим характеристикам.

Силовая часть, созданная для работы с электродвигателями небольшой мощности, может выполняться без радиаторов охлаждения, как показано здесь. Если же диоды и тиристоры работают на пределе своих возможностей, то теплоотвод обязателен.

Электронный блок ключа работает под напряжением сети 220 вольт. Его детали должны быть надежно заизолированы и защищены от случайного прикосновения человеком. Меры безопасности от поражения электрическим током необходимо соблюдать.

2 схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов автора В Бурлако: в чем отличия

Здесь я полагаюсь на информацию из интернета, ибо вижу, что в принципе конструкции рабочие, а принципы управления токами в обмотках те же, что предложил В Голик.

Кстати, авторы статей ссылаются на автомобильный украинский журнал «Сигнал» №4 за 1999 год. Пришлось поискать его в интернете. Однако разочаровался, там оказалась полностью перепечатанная статья из журнала Радио под авторством В Голик. Вот так…

Тиристорный контактор

В процессе различных переключений с использованием электромагнитных пускателей, реле, контакторов и другой аппаратуры, в коммутирующем органе изменяется электрическое сопротивление.

В данных приборах эту функцию выполняет промежуток между контактами. В замкнутом состоянии сопротивление становится очень маленьким, а по мере размыкания контактов оно начинает возрастать.

Такие изменения происходят очень быстро, в скачкообразном порядке и сопровождаются разрывом цепи.

В некоторых случаях требуется избежать такого разрыва, поэтому в таких цепях для коммутации используются бесконтактные приборы. Типичным представителем этой группы является тиристорный контактор, в состав которого входят тиристоры, имеющие нелинейное электрическое сопротивление, способное изменяться в сторону увеличения или уменьшения.

Принцип действия тиристорного контактора

Действие тиристорного контактора основано на бесконтактной коммутации. Данное физическое явление заключается в изменяющейся проводимости полупроводников, подключаемых в цепь вместе с нагрузкой.

Во время работы не наблюдается видимых разрывов цепи, а сам процесс выглядит следующим образом: когда цепь выключена – проводимость полупроводника резко снижается, а сопротивление может достигать нескольких десятков МОм.

После включения проводимость элемента восстанавливается, а сопротивление стремится к нулю и измеряется уже в миллиОмах (мОм).

Полупроводниковыми приборами служат различные виды симисторов, тиристоров и транзисторов, включаемых последовательно с нагрузкой в электрическую цепь. Их действие основано на явлении электронно-дырочного перехода (р-п), обеспечивающего одностороннюю проводимость от анода (р) к катоду (п).

На этих же принципах осуществляется работа тиристорного контактора или переключателя переменного тока. Наиболее часто используются схемы со встречно-параллельным включением тиристоров VS1 и VS2, отмеченных на рисунке.

Вырабатывание импульсов производится блоком управления при переходе напряжения через нулевую отметку. Под действием импульсов тиристоры открываются поочередно, за счет их сдвига между собой на 180 градусов. В результате, в цепи начинается движение синусоидального переменного тока.

Когда мгновенное значение тока нагрузки снижается, тиристоры выключаются.

Величина тока, при котором происходит выключение, называется током удержания. Поочередное поступление импульсов из блока управления вызывает такое же периодическое закрытие и открытие тиристоров.

На практике работа представленной схемы происходит следующим образом. После нажатия кнопки SB1 через электронное реле времени КТ потечет ток.

Это вызовет замыкание контакта КТ в цепи управления и тиристоры VS1 и VS2 становятся проводниками: первый – с положительной полуволной, а второй – с отрицательной полуволной напряжения. Такая проводимость сохраняется на все время, пока замкнуты контакты КТ.

Все эти действия происходят за очень короткое время, как раз достаточное для контактной сварки, используемой в качестве примера. Подобный рабочий режим может быть обеспечен только тиристорным контактором в совокупности с электронным реле времени. Необходимая полярность управляющего тока обеспечивается диодами VD1 и VD2, соединенными с соответствующими тиристорами.

Данный тип контактора предназначен для работы с переменным током. Он считается неуправляемым, поскольку в нем отсутствует регулировка величины токовой нагрузки. Такие контакторы обеспечивают лишь продолжительность этой нагрузки, за счет определенного количества полуволн, устанавливаемых электронным реле времени.

Тиристорные контакторы постоянного тока

Контакторы постоянного тока имеют ряд индивидуальных особенностей и характеристик. Одной из них является возможность работы с гораздо более высокими частотами переключения, во время регулировок и преобразований тока и напряжения.

Этим они заметно отличаются от тиристорных регуляторов, осуществляющих стабилизацию в цепях с переменным током.

Устройства постоянного тока обеспечивают более высокий уровень быстродействия, и данный фактор в значительной степени определяет сферу их использования.

Однако, к этим приборам иногда предъявляются индивидуальные требования. Например, в случае необходимости, тиристорный контактор должен включаться в работу в течение минимального промежутка времени.

Поэтому вместе с тиристорным устройством могут использоваться обычные электромагнитные контакторы, составляющие комбинированную схему. Их основной функцией является своевременное отключение тиристора. При параллельном подключении (рис.

3а) тиристор выключается путем шунтирования его при помощи замыкающего контакта К.

Если используется последовательное подключение (рис. 3б) данная операция осуществляется размыкающим контактом К. Подобная комбинированная схема включается управляющим импульсом, подаваемым к тиристору VS.

При наличии двух ступеней коммутации, основной тиристорный пускатель может быть выключен независимо от того, когда он был включен.

В подобных схемах для выключения используется специальная коммутирующая цепь, подключаемая к основному элементу через дополнительный тиристор.

Поэтому процесс выключения контактора в данном случае считается второй рабочей операцией, выполняемой независимо от других действий. Для ее осуществления управляющий импульс подается к коммутирующему тиристору.

Трехоперационная схема может включать в себя еще одну дополнительную операцию, если это требуется по техническим условиям эксплуатации. Теоретически количество ступеней можно наращивать без каких-либо ограничений, однако такие многоступенчатые схемы на практике не применяются.

Преимущества и недостатки

Несомненные плюсы тиристорных контакторов в сравнении с обычными устройствами заключаются в следующем:

• При регулярных включениях и отключениях отсутствует электрическая дуга, вызывающая разрушение контактов у электромагнитных устройств.
• Небольшой промежуток срабатывания дает возможность выполнять учащенные коммутации, практически без ограничений. Рабочие режимы могут быть не только длительными, но и повторно-кратковременными.
• Отсутствуют движущиеся части, подверженные механическому износу. Поэтому срок эксплуатации тиристорных контакторов намного выше, чем у обычных устройств.
• Бесшумная работа, благодаря особенностям конструкции.
• Очень простой ремонт и обслуживание. Любую деталь контактора можно легко заменить в течение короткого времени без демонтажа основного устройства.
• В случае необходимости тиристорный контактор легко переделывается под другой номинал тока. Для этого устанавливается подходящий тиристор с соответствующими техническими характеристиками.

Определенные недостатки присутствуют даже у этих совершенных приборов:

• Отсутствует физический разрыв цепи и гальваническая развязка, что снижает уровень безопасности при эксплуатации устройства.
• Обладают меньшей глубиной коммутации по сравнению со стандартными контактными устройствами.
• Увеличенный вес, габариты, сравнительно высокая цена.

Область применения тиристорных контакторов

По своим техническим характеристикам тиристорные контакторы оказались наиболее подходящими для использования в следующих операциях:

• Тяжелый и продолжительный пуск с высокими нагрузками, характерный, например, для центробежных и осевых вентиляторов.
• При создании значительной нагрузки на сеть во время пуска, что приводит к просадкам напряжения и ложным срабатываниям. Установка тиристорного контактора позволяет снизить пусковой ток примерно в 3 раза.
• Большое количество включений и выключений за короткий промежуток времени.
• Запуск двигателей большой мощности, особенно с высокими оборотами. Происходит снижение электродинамического воздействия на агрегат.
• В системах плавного пуска, предусмотренных технологическими процессами.