非同期モーター用のソフトスターター。スキーム、説明

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非同期モーター用のソフトスターターです。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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非同期電気モーター用のソフトスターターの開発に対するアマチュア無線家の関心は衰えていません。全て新しいデザインがございます。そのうちのXNUMXつを読者に提供します。

たとえば、[1182] で説明されている KR1PM1 チップをベースにしたソフトスターターは、非常に人気を得ています。しかし、この超小型回路には、回路を強制的に複雑にしなければ望ましい結果を達成できない機能があります。 276 つ目は、最大主電源電圧が XNUMX V 以下であることです。これは、三相電気モーターにとって明らかに十分ではありません。電流が相間ではなく各相と中性点の間に流れるように、ステーターの「星形」の中点をゼロにする必要があります。ただし、この場合、XNUMX 相すべての電流を調整する必要があります。そうしないと、起動時間全体にわたって、定格電流を何倍も超える電流がいずれかの巻線に流れてしまいます。また、中点が分離された「スター」巻線をオンにするときは、電流を XNUMX 相だけ調整するだけで十分です。

1182 番目の特徴は、KR1PMXNUMX チップ自体を通る放電電流が非常に小さく、デバイスがエンジンを再始動できる状態になるのはかなり長い時間がかかるためです。タイミングコンデンサを強制的に放電させるための外部回路が必要であることです。

最近、独自のソフトスターターを開発することにしました。私はすぐにマイクロコントローラーを使用せず、ゼロを通る電流の通過を決定するノードを使用せず (たとえば、[2] など)、位相シーケンスの影響を受けないようにすることにしました。

非同期モーター用ソフトスターター
図。 1

提案したデバイスのスキームを図に示します。 1. 3 つの機能ブロックで構成されます。そのうちの 4 つは同じもので、負荷の電圧の実効値をフォトカプラで制御するトライアックレギュレータです。それらに対称的なディニスターVS1167とVS1（より正確には、そのようなディニスターの類似物 - KRXNUMXKPXNUMXBマイクロ回路）を使用することにより、レギュレーターを大幅に簡素化することができました。

1 番目のブロックは両方のレギュレーターを同時に制御し、始動プロセス中にモーターに印加される電圧の実効値の変化に必要な法則を形成します。これを行うために、レギュレータを制御するフォトカプラ U4 ～ UXNUMX の発光ダイオードに流れる電流を適切に変更します。

これらのフォトカプラのフォトダイオードは光起電力モードで動作し、生成される電圧によってトランジスタ VT1 と VT2 が徐々に開きます。同時に、トランジスタの抵抗が減少するため、主電源電圧の各半サイクルで、コンデンサ C7 と C8 がディニスタ VS3 と VS4 の開放電圧まで充電する時間がますます短くなります。時間。したがって、各半サイクルのトライアック VS1 と VS2 が早く開き、より多くの半サイクルがモーター M1 の巻線に入ります。

残念ながら、このようなレギュレータを使用する場合のモーター巻線の最大電圧は、ネットワークの電圧よりも 20 ～ 25 V 低くなります。したがって、起動プロセスの最後に動作し、トライアック VS1 と VS1 の電極 2 と 1 をその接点に接続するリレー K2 が設けられています。これにより、エンジン運転時におけるソフトスターターの発熱も低減されます。

制御ユニットには、クエンチングコンデンサ C1 とダイオードブリッジ VD2 ～ VD5 の整流器を介して、三相ネットワークの相の 20 つから電力が供給されます。ブリッジ出力の電圧が主電源電圧に比べて無視できることを考えると、整流器は電流源と考えることができ、その値は約 1 mA であり、コンデンサ CXNUMX のリアクタンスによって設定され、事実上負荷から独立しています。。

抵抗 R5 は、デバイスがネットワークに接続された瞬間のコンデンサ C1 の充電電流パルスを制限します。この抵抗器を回路基板の表面から 5.7 mm の高さに取り付けることをお勧めします。そうすれば、抵抗器が焼損した場合 (たとえば、Cl コンデンサの故障の結果)、基板が損傷することはありません。抵抗器 R6 は、ネットワークから切断した後にコンデンサ C1 を放電するために必要です。コンデンサ C5 はリップルを平滑化します。

フォトカプラ U1、U2 と U3、U4 の直列発光ダイオードで構成される 2 つの回路は、定抵抗 R1 とトリマー R2 を介してこのコンデンサの正端子に接続されています。放射ダイオードを流れる電流は、これらの抵抗の抵抗値と、ダイオードブリッジ VD5 ～ VD1 によって整流された電圧の値に依存します。この電圧は、一定の整流電流の場合、整流器の負荷抵抗に依存します。この負荷の最初の部分は発光ダイオード回路です。 2 番目の部分は、20 つの直列接続並列積分スタビライザー DAXNUMX および DAXNUMX によって形成されます。利用可能な XNUMX mA が統合レギュレータを流れる量が増えるほど、発光ダイオードに残される電流は少なくなります。

スタビライザ DA1 は、コンデンサ C4 が充電されると、そのカソード-アノード部分の抵抗が滑らかに増加し、そこを流れる電流が減少するように組み込まれています。この場合、フォトカプラの発光ダイオードを通る整流された電圧と電流は徐々に増加します。

スタビライザー DA2 は、この電圧の初期値 (トリマー抵抗器 R9 によって設定) を設定します。この値は、スイッチ SA1 の接点を閉じた後、非常に迅速に設定されます。電圧のさらなる増加は、同調抵抗器 R7 の抵抗値とコンデンサ C4 の静電容量によって設定される速度でスムーズに発生します。

なぜ初期電圧を設定する必要があるのですか? 実際のところ、モーター巻線の電圧が低すぎる場合、電流はすでに巻線を流れており、シャフトは依然として動かないままです。この場合、モーターがうなり音を立て、巻線が加熱します。このような望ましくないモードを防止するために、シャフトの回転がすぐに開始されるようにする初期電圧設定が提供されています。この電圧の必要な値はシャフトの機械的負荷に大きく依存するため、調整抵抗器 R9 による調整は実際のエンジン動作条件で実行する必要があります。

エンジンの始動プロセスが完了すると、ダイオードブリッジ VD2 ～ VD5 の整流器負荷の 1 番目の部分、つまりツェナーダイオード VD5 と直列に接続されたフォトカプラ U24 の放射ダイオードが動作し始めます。ブリッジの出力の電圧がツェナーダイオードの安定化電圧 (5 V) に達すると、ツェナーダイオードの抵抗は急激に減少します。それとフォトカプラ U1 の発光ダイオードを通って、電流が流れ始めます。フォトカプラのフォトディスタが開き、リレー K1 が作動し、トライアック VS2 と VS1 を接点で分路します。これ以降、モーター MXNUMX は完全な主電源電圧を受け取ります。

3OD101V フォトカプラは、在庫があったため、U1 ～ U4 フォトカプラとしてのみ使用されました。 134 つのフォトカプラのフォトダイオードによって生成される電圧はトランジスタを開くには不十分であるため、フォトカプラの数は 176 倍になりました。各ペアの発光ダイオードとフォトダイオードは両方とも直列に接続されています。他のダイオードフォトカプラを使用した実験は行われていません。そちらも合う可能性はあります。デュアルダイオードフォトカプラ (AODXNUMXAS など) と、XNUMX つの発光ダイオードで照射される XNUMX つのフォトダイオードを含むフォトカプラ (AODXNUMXA など) があります。そちらも試してみる価値はあるかもしれません。

2SC4517 トランジスタの代替品を選択する場合は、最大コレクタ - エミッタ電圧に注意する必要があります。 600V以上にしてください。トライアックVS1、VS2のオフ時の最大電圧も同様です。

このデバイスのトランジスタ 2SC4517 はヒートシンクなしで使用できます。トライアックから熱を除去する必要があるかどうかは、電気モーターの出力と、電気モーターをオンにする予定の頻度によって決まります。

リレー K1 - RP-64 [3] 220 V、50 Hz 用コイル付き。たとえば、常開接点の 20 つのグループと 3022 V AC コイルを備えたリレー R96-5230-4-230 [2] と置き換えることができます。コンデンサＣ２、Ｃ３はフィルムコンデンサである。 KR3KP1167B マイクロ回路は、インポートされた DB1 対称ディニスターに置き換えることができます。

非同期モーター用ソフトスターター
図。 2

ソフトスターターを確立するには、2 つのレギュレーターのバランスを取ることから始める必要があります。これを行うには、図に示すように、 220、M1電動モーターの代わりに220V 40.60Wの白熱灯を4個接続して単相電圧XNUMXVを印加します。コンデンサ CXNUMX の端子はジャンパで閉じる必要があります。

電源電圧を印加した後、トリマー抵抗器 R9 をランプのグローの最小輝度に設定し、トリマー抵抗器 R1 を使用してランプのグローの同じ強度を実現します。電源をオフにした後、コンデンサからジャンパを取り外し、デバイスの電源を再度オンにして、コンデンサ C5 の電圧を監視します。 25.26 V に達すると、リレー K1 が動作するはずです。これですべてが正常であれば、ランプの電圧を確認できます。リレー K1 が作動する前に、リレー K190 は少なくとも 2 V である必要があります。ランプの電圧が低い場合は、抵抗 R1 の抵抗を減らすことができますが、それはフォトカプラ U4 ～ UXNUMX の最大許容制御電流が制限されるようにするためです。超えていない。

これで、電気モーターをデバイスに接続し、三相電圧を印加できるようになります。私の意見では、モーターの最小電圧上昇率（図では上部にある R7 トリミング抵抗エンジン）と最小始動電圧（R9 トリミング抵抗図に従ってエンジンを低い位置に置きます）。

DA2 スタビライザーとそれに関連する要素を回路から除外し、スタビライザーのアノードとカソードに接続されたワイヤを接続するだけで、DA1 スタビライザーを廃止することが技術的に簡単であるという事実に注意していただきたいと思います。開始電圧を調整するために、この場合、図の図に示すように、トリミング抵抗 R2' および R1' が取り付けられます。１は破線で示す。ノアはそれをお勧めしません。まず、これは不便です。モーター巻線の電圧値の同等性を侵害しないように、400つの調整抵抗を順番に操作する必要があるからです。第 1 に、すべての調整抵抗が印加される約 2 V の電圧に耐えられるわけではありません。第 XNUMX に、検討中のデバイスでは、抵抗 RXNUMX ' および RXNUMX ' は、他の調整抵抗とは異なり、中性点に対して高電圧下にあります。誤って触れると危険な場合があります。

結論として、ソフトスターターは周波数速度コントローラーに代わるものではなく、低下したモーターシャフト速度を長期間維持することはできないと言いたいのです。これを使用すると、定格速度までの加速時間を増やし、始動電流を減らすことしかできません。モーターを必要以上に長く加速モードにすると、巻線の過熱につながります。これは、このモードで巻線を流れる電流が、標準の始動電流よりもはるかに小さいにもかかわらず、それでも定格電流を超えるためです。このモードでは、モーターはシャフトの負荷に非常に敏感で、負荷がわずかに増加すると停止する可能性があります。

電気モーターのソフトスターターに例えると、車のクラッチ機構と考えることができます。加速モードでの非同期電気モーターの継続的な動作は、クラッチが完全につながっていない状態で車を運転するのと似ています。

文学

Aladyshkin B. KR1182PM1 チップのアプリケーション。電動モーターのスムーズな始動。 - electrik.info/main/praktika/278-primenenie-mikrosxemy-kr1182pm1-plavnyj-pusk.html。
ソフトスタート三相非同期。 - kazus.ru/forums/showthread。 php?t=12618。
Промежуточное реле РП-64. - rele.ru/d/d7323c0e96dc68ab5ffed6ea85cd1801.pdf.
R20産業用小型リレー。

著者: P. ガラシェフスキー

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