0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Блок запуска 3 х фазных двигателей

ПЛАВНЫЙ СТАРТ НА 3 ФАЗЫ

Проект представляет собой схему софт-старта (плавное стартование) для запуска индуктивных и резистивных нагрузок с работой на заданном уровне управления углом открытия. Особенности устройства:

  • Управление выполняется через три пары тиристоров BTW 67 / 69, их ток 50 Ампер.
  • Обнаружение фазы и значение напряжения.
  • Дифференциальный усилитель и управление фазой с постоянным или увеличивающимся коэффициентом заполнения.
  • Гальваническая развязка через оптопары.

Схема принципиальная 3-х фазного плавного запуска

Модуль БП, обнаружение фазы и измерение напряжения питания:

Практическое исполнение

Вот собранный БП и 3 блока дифференциального усилителя:

А это силовой блок тиристоров:

Результаты тестирования

Далее приводятся осциллограммы ключевых точек.

1) Контроль каждого периода с большим заполнением импульсов наряду с фазным и межфазным напряжением для резистивной нагрузки:

2) Активация постоянных нагрузочных сопротивлений:

3) Управление для низкой скважности при индукционной нагрузки — входное напряжение плюс ток нагрузки и управляющие импульсы:

f) Форма выходного напряжения + ток нагрузки + скорость асинхронного двигателя и увеличение скорости:

По-сути это классическая система, так называемый фазовый драйвер переменного тока. Схема обнаруживает момент, когда синусоида напряжения проходит через временную ось на основе однофазного теста, обеспечиваемого дифференциальным усилителем с высоким входным сопротивлением на аналого-цифровом преобразователе.

Тиристор контролируется в диапазоне углов от нуля до Пи. Если хотим управлять половиной синусоидальной волны при 50%, то обнаруживаем пересечение нуля, затем ждем время, равное 0,25 T (угол 0,5 Пи). Для 50 Гц это будет t = 0,25 х 0,02 = 0,005 с.

Тиристор начинает проводить ток, когда он поляризован в правильном направлении, и соответствующий сигнал управления появляется на его затворе. Два встречно-параллельных тиристора позволяют контролировать сразу обе синусоиды полярности.

Тиристор отключается, когда ток в цепи исчезает, а в случае резистивных нагрузок это второй момент, когда синусоида U пересекает ноль. В случае нагрузок с компонентом L этот процесс является более сложным и происходит коммутация.

Что касается максимальной мощности, то представленная система будет работать до 50 А. Помните, что например асинхронный двигатель может давать пусковой ток Iп = 10 x Iн. Время прохождения зависит от начальных условий и с 10 А он может быть 100 А в течение 2-4 секунд.

Два оптрона используются для увеличения напряжения пробоя. Тут имеется уровень 600 В, и теоретически, компоненты должны быть выбраны под U = 1200 В, чтобы выдержать запас перенапряжения. Дополнительной защитой являются варисторы Vr 13/14 на 510 В.

Кабели, используемые для подключения силовой цепи, имеют длину 4 мм2, поэтому теоретически можно постоянно (долговременно) нагружать около 40 Ампер.

Почему тут именно тиристоры? Они имеют преимущество перед симисторами в том, что они у них лучшие параметры крутизны блокировки тока и увеличения тока проводимости. Тиристоры особенно хорошо работают в резистивных однофазных цепях.

Устройство запуска трехфазных двигателей в однофазной сети

Устройство запуска трехфазных двигателей в однофазной сети

Для подключения трехфазных электродвигателей к однофазной сети переменного тока в качестве фазосдвигающих элементов используют, как правило, конденсаторы. Практика показывает, что для двигателей мощностью 2. 3 кВт суммарная емкость фазосдвигающих конденсаторов может достигать 200. 300 мкф и больше. Поэтому батарея конденсаторов становится большой по объему, массе и цене. Автор публикуемой статьи предлагает электронное устройство, обеспечивающее работу трехфазного двигателя от однофазной сети без фазосдвигающих конденсаторов. Подключение предлагаемого устройства к электродвигателю и принцип его работы иллюстрирует рис. 1. Узел U представляет собой двунаправленный электронный ключ К, включение которого происходит в строго определенный момент времени.

Для запуска двигателя М1 в его обмотке Б или В должен протекать ток, сдвинутый по фазе относительно тока в обмотке А. Это создает на валу двигателя вращающий момент. В идеальном случае сдвиг по фазе должен быть 120°, реально же для запуска и устойчивой работы двигателя достаточно иметь фазовый сдвиг 50. 70°. В описываемом устройстве сдвиг фаз токов достигается замыканием в определенные моменты времени ключом К одной из обмоток двигателя, в данном случае — обмотки Б.

На рис. 2 приведены графики напряжения и токов, поясняющие принцип сдвига токов в обмотках двигателя. График а изображает форму токов в обмотках А и В при разомкнутом ключе К. В этом случае фазовый сдвиг токов равен нулю и вращающий момент на валу двигателя не создается. При замыкании обмотки Б ключом в момент времени Твкл (график б) фазовые соотношения токов в обмотках изменяются. Ток в обмотке В начинает расти быстрее (график в). А так как ток в обмотке В не может измениться скачком, то это приводит к запаздыванию тока Iв относительно Iа на угол j. Хотя форма тока в обмотке В отличается от синусоидальной, фазовый сдвиг токов создает на валу двигателя вращающий момент.

Читать еще:  Что можно сделать из деталей двигателя

Схема устройства запуска приведена на рис. 3. Двунаправленный электронный ключ выполнен на диодах VD1, VD2 и три-нисторах VS1, VS2. Диоды VD3 и VD4 образуют двухполупериодный выпрямитель сетевого напряжения, а резистор R1 и стабилитрон VD5 — стабилизатор выпрямленного напряжения. Управление тринисторами электронного ключа осуществляется транзисторами VT1, VT2. Момент включения электронного ключа устанавливают резистором R7 «Режим». При минимальном сопротивлении резистора ключ открывается в момент максимального напряжения на обмотке Б электродвигателя (см. рис. 2,6), при максимальном — ключ закрыт. Перед запуском двигателя движок резистора R7 переводят в крайнее нижнее (по схеме) положение, соответствующее максимальному фазовому сдвигу токов и, следовательно, наибольшему пусковому моменту на валу двигателя. После запуска тем же резистором устанавливают оптимальный режим работы двигателя в зависимости от его мощности и нагрузки. Как показала практика, устройство запуска эффективно работает с электродвигателями, частота вращения якоря которых не превышает 1500 об/мин и их обмотки соединены треугольником.

Устройство испытано на работе с двумя двигателями: мощностью 370 Вт (типа АААМ63В4СУ1) 1360 об/мин и мощностью 2000 Вт 1380 об/мин. В обоих случаях оно обеспечивало более уверенный запуск двигателя в сравнении с конденсаторной системой и мощность на валу двигателя после запуска была примерно одинаковой.

Детали устройства монтируют на печатной плате, которую размещают в корпусе из изоляционного материала. Тринисто-ры VS1, VS2 и диоды VD1, VD2 устанавливают на плате без теплоотводов. Резисторы — МЛТ, С2-33, конденсатор — К73-17. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми из тех же серий. Вместо диодов Д231, тринисторов КУ202Н можно использовать аналогичные другие с допустимым прямым током не менее 10 А и обратным напряжением не менее 300 В. При работе с устройством запуска следует иметь в виду, что все его элементы находятся под напряжением сети 220 В, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности.

ЛИТЕРАТУРА
1. Электрические машины автоматических систем. — М.: Высшая школа, 1967.
2. А. Адаменко и др. Однофазные конденсаторные электродвигатели,: Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 49, 1975.

Запуск 3х фазного двигателя от 220 Вольт

Часто возникает необходимость в подсобном хозяйстве подключать трехфазный электродвигатель, а есть только однофазная сеть (220 В). Ничего, дело поправимое. Только придется подключить к двигателю конденсатор, и он заработает.

Емкость применяемого конденсатора, зависит от мощности электродвигателя и рассчитывается по формуле
С = 66·Рном,
где С — емкость конденсатора, мкФ, Рном — номинальная мощность электродвигателя, кВт.

То есть можно считать, что на каждые 100 Вт мощности трехфазного электродвигателя требуется около 7 мкФ электрической емкости.

Например, для электродвигателя мощностью 600 Вт нужен конденсатор емкостью 42 мкФ. Конденсатор такой емкости можно собрать из нескольких параллельно соединенных конденсаторов меньшей емкости:
Cобщ = C1 + C1 + … + Сn

Итак, суммарная емкость конденсаторов для двигателя мощностью 600 Вт должна быть не менее 42 мкФ. Необходимо помнить, что подойдут конденсаторы, рабочее напряжение которых в 1,5 раза больше напряжения в однофазной сети.

В качестве рабочих конденсаторов могут быть использованы конденсаторы типа КБГ, МБГЧ, БГТ. При отсутствии таких конденсаторов применяют и электролитические конденсаторы. В этом случае корпуса конденсаторов электролитических соединяются между собой и хорошо изолируются.

Отметим, что частота вращения трехфазного электродвигателя, работающего от однофазной сети, почти не изменяется по сравнению с частотой вращения двигателя в трехфазном режиме.

Большинство трехфазных электродвигателей подключают в однофазную сеть по схеме «треугольник» (рис. 1). Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным по схеме «треугольник», составляет 70-75% его номинальной мощности.

Трехфазный электродвигатель подключают так же по схеме «звезда» (рис. 2).

Чтобы произвести подключение по схеме «звезда», необходимо две фазные обмотки электродвигателя подключить непосредственно в однофазную сеть (220 В), а третью — через рабочий конденсатор (Ср) к любому из двух проводов сети.

Для пуска трехфазного электродвигателя небольшой мощности обычно достаточно только рабочего конденсатора, но при мощности больше 1,5 кВт электродвигатель либо не запускается, либо очень медленно набирает обороты, поэтому необходимо применять еще пусковой конденсатор (Сп). Емкость пускового конденсатора в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора. В качестве пусковых конденсаторов лучше всего применяют электролитические конденсаторы типаЭП или такого же типа, как и рабочие конденсаторы.

Схема подключения трехфазного электродвигателя с пусковым конденсатором Сп показана на рис. 3.

Нужно запомнить: пусковые конденсаторы включают только на время запуска трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети на 2-3 с, а затем пусковой конденсатор отключают и разряжают.

Читать еще:  Чем смазывать втулки двигателя вентилятора

Обычно выводы статорных обмоток электродвигателей маркируют металлическими или картонными бирками с обозначением начал и концов обмоток. Если же бирок по каким-либо причинам не окажется, поступают следующим образом. Сначала определяют принадлежность проводов к отдельным фазам статорной обмотки. Для этого возьмите любой из 6 наружных выводов электродвигателя и присоедините его к какому-либо источнику питания, а второй вывод источника подсоедините к контрольной лампочке и вторым проводом от лампы поочередно прикоснитесь к оставшимся 5 выводам статорной обмотки, пока лампочка не загорится. Загорание лампочки означает, что 2 вывода принадлежат к одной фазе. Условно пометим бирками начало первого провода С1, а его конец — С4. Аналогично найдем начало и конец второй обмотки и обозначим их C2 и C5, а начало и конец третьей — СЗ и С6.

Следующим и основным этапом будет определение начала и конца статорных обмоток. Для этого воспользуемся способом подбора, который применяется для электродвигателей мощностью до 5 кВт. Соединим все начала фазных обмоток электродвигателя согласно ранее присоединенным биркам в одну точку (используя схему «звезда») и включим двигатель в однофазную сеть с использованием конденсаторов.

Если двигатель без сильного гудения сразу наберет номинальную частоту вращения, это означает, что в общую точку попали все начала или все концы обмотки. Если при включении двигатель сильно гудит и ротор не может набрать номинальную частоту вращения, то в первой обмотке поменяйте местами выводы С1 и С4. Если это не помогает, концы первой обмотки верните в первоначальное положение и теперь уже выводы C2 и С5 поменяйте местами. То же самое сделайте в отношении третьей пары, если двигатель продолжает гудеть.

При определении начал и концов фазных обмоток статора электродвигателя строго придерживайтесь правил техники безопасности. В частности, прикасаясь к зажимам статорной обмотки, провода держите только за изолированную часть. Это необходимо делать еще и потому, что электродвигатель имеет общий стальной магнитопровод и на зажимах других обмоток может появиться большое напряжение.

Для изменения направления вращения ротора трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «треугольник» (см. рис. 1), достаточно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй фазной обмотки статора (V).

Чтобы изменить направление вращения трехфазного электродвигателя, включенного в однофазную сеть по схеме «звезда» (см. рис. 2, б), нужно третью фазную обмотку статора (W) подсоединить через конденсатор к зажиму второй обмотки (V). Направление вращения однофазного двигателя изменяют, поменяв подключение концов пусковой обмотки П1 и П2 (рис. 4).

При проверке технического состояния электродвигателей нередко можно с огорчением заметить, что после продолжительной работы появляются посторонний шум и вибрация, а ротор трудно повернуть вручную. Причиной этого может быть плохое состояние подшипников: беговые дорожки покрыты ржавчиной, глубокими царапинами и вмятинами, повреждены отдельные шарики и сепаратор. Во всех случаях необходимо детально осмотреть электродвигатель и устранить имеющиеся неисправности. При незначительном повреждении достаточно промыть подшипники бензином, смазать их, очистить корпус двигателя от грязи и пыли.

Чтобы заменить поврежденные подшипники, удалите их винтовым съемником с вала и промойте бензином место посадки подшипника. Новый подшипник нагрейте в масляной ванне до 80° С. Уприте металлическую трубу, внутренний диаметр которой немного превышает диаметр вала, во внутреннее кольцо подшипника и легкими ударами молотка по трубе насадите подшипник на вал электродвигателя. После этого заполните подшипник на 2/3 объема смазкой. Сборку производите в обратном порядке. В правильно собранном электродвигателе ротор должен вращаться без стука и вибрации.

Программируемый контроллер включения и выключения 3-фазного двигателя

Программируемый контроллер 3-фазного двигателя, который автоматически включает / выключает, может быть выполнен с помощью программируемого реле времени. В этом случае можно запрограммировать максимум восьмикратную продолжительность. Система имеет два программируемых реле времени для установки времени пуска и останова двигателя и две цепи управления, которые связаны с переключателями пуска и останова стартера 3-фазного двигателя. Блок-схема системы приведена на рис. 1.

Предположим, что одинаковые значения времени установлены на обоих переключателях времени. Таким образом, если время начала, скажем, 8 часов утра запрограммировано для режима таймера 1 ВКЛ, то 8,01 утра будет запрограммировано для режима выключения таймера 1 в переключателе времени запуска. И, если время остановки, скажем, 9 часов утра, запрограммировано для режима включения таймера 2, то 9,01 утра будет запрограммировано для режима выключения таймера 2 в переключателе времени остановки. Когда время достигает 8 часов утра, переключатель времени запуска подключает первичную обмотку трансформатора X1 к 230 В переменного тока. Выход источника питания подключается к выводу 4 сброса IC1. R4 и C3 действуют как самозапускающиеся компоненты. Выход моностабильности на выводе 3 становится высоким в течение периода, равного 1,1 × R5 × C4, что почти равно пяти секундам.

Читать еще:  Двигатель 4b12 сколько масла

Схема 3-фазного двигателя с программируемым контроллером

Схема работы

Две идентичные цепи электропитания построены вокруг трансформаторов X1 и X2 со связанными компонентами, как показано на рис. 2. Устройство обеспечивает 12 В постоянного тока для двух цепей управления, построенных вокруг двух таймеров 555 IC1 и IC2, которые настроены в моностабильном режиме. Два таймера, используемые в этой системе, изготовлены Frontier, модель TM-619-2. Они работают на 230 В переменного тока при 50 Гц. Каждый переключатель имеет встроенное одиночное переключающее реле с номинальным сопротивлением 16А. Имеет ЖК-дисплей с помощью кнопок, таких как CLOCK, TIMER, DAY, HOUR, MIN и MANUAL, как показано на рис. 3. С помощью этих кнопок устанавливаются часы реального времени и программируются различные временные интервалы. Реле времени – это программируемое цифровое устройство, которое имеет цифровые часы реального времени и может программировать в течение максимум восьми временных интервалов. Продолжительность может быть для определенного дня, альтернативных дней, с понедельника по пятницу, с понедельника по субботу или с понедельника по воскресенье. Рис. 3: Передняя часть реле времени.

Удерживая кнопку часов, реальное время задается с помощью кнопок HOUR, MIN и DAY, а различные длительности программируются с помощью кнопок TIMER, HOUR, MIN и DAY.

Есть три режима, а именно: ВКЛ, АВТО и ВЫКЛ, написанные чуть ниже дисплея. По истечении времени программирования черный горизонтальный отрезок линии сохраняется в режиме AUTO из режима OFF нажатием кнопки MANUAL. Реле времени обеспечивает пять внешних выводов, пронумерованных от 1 до 5, как показано на рис. 4. На контакты 1 и 2 разъемов CON1 и CON2 для переключателей пуска и останова подается 230 В переменного тока, причем контакт 1 является нейтральным.

Токоведущие контакты 2 соединяются проводом с контактами 3, а выходное напряжение снимается с контактов 1 и 5. Имеется положение ячейки кнопки. CR2032 для хранения часов и запрограммированных времен. Это означает, что даже если 230 В переменного тока отключено, часы и запрограммированное время не нарушаются (при сбое в сети) в течение 60–90 дней. При наличии сетевого питания элемент заряжается непрерывно. Схема управления имеет два моностабильных мультивибратора с выдержкой времени в пять секунд.

Переключатель времени запуска 1 подключен к первому моностабильному мультивибратору, построенному вокруг IC1, как показано на рисунке 2. Часы реального времени переключателя времени 1 устанавливаются путем нажатия и удерживания кнопки CLOCK и регулировки времени с помощью кнопок HOUR, MIN и DAY. Если в еженедельном режиме необходимо запрограммировать длительность в первый раз с 8:00 до 9:00, то в 8:00 запрограммирован режим 1 ВКЛ, а в первый раз запрограммировано 8:01 в режиме 1 ВЫКЛ.

Двигатель отключается с помощью второй цепи мультивибратора, как показано на рис. 2, в которой N / C и общие клеммы реле RL2 соединены последовательно с выключателем стартера. Часы реального времени устанавливаются нажатием и удерживанием кнопки CLOCK и настройкой времени с помощью кнопок HOUR, MIN и DAY. Время выключения, то есть 9 утра, запрограммировано в режиме 1 Вкл. С еженедельным выбором дня нажатием кнопки TIMER. Снова, нажав кнопку TIMER, 9,01 AM устанавливается в режим 1 ВЫКЛ с еженедельным выбором дня во втором таймере. Когда достигается время 9 AM, второй временной выключатель подает 230 В переменного тока через первичную обмотку понижающего трансформатора X2, а второй двухполупериодный выпрямитель выдает 12 В постоянного тока. Это напряжение поступает на вторую моностабильную схему мультивибратора, как показано на рис. 2.

Рис. 5 показывает фотографию типичного стартера для трехфазного электродвигателя вместе с внутренней сборкой стартера. Справа от фотографии показаны две кнопки; зеленая кнопка используется для запуска двигателя, а красная кнопка используется для его остановки. У этого также есть катушка реле. Когда пусковой переключатель кратковременно нажимается, ток течет через катушку, полоса реле тянется к железу катушки, и на двигатель подается трехфазное напряжение.

Загрузите PDF-файлы для печатных плат и компонентов: нажмите здесь

Сборка и тестирование

Односторонняя печатная плата фактического размера программируемого контроллера 3-фазного двигателя показана на рис. 6, а расположение компонентов – на рис. 7. Примечание EFY. Сбросьте переключатель времени, если возникнут трудности с настройкой времени на переключателе времени.

Один комментарий

способен ли этот проект к использованию с насосом-двигателем домашнего кулера, потому что он работает регулярно и потребляет много воды, поэтому просто хотелось бы знать, периодически ли мы используем двигатель для сокращения потребления воды.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector