O uso do chip KR1182PM1. Partida suave do motor elétrico

Motor de partida suave

A partida suave do motor elétrico foi aplicada recentemente com mais e mais frequência. Os campos de sua aplicação são diversos e numerosos. Isso é indústria, transporte elétrico, serviços públicos e agricultura. O uso de tais dispositivos pode reduzir significativamente a carga de partida no motor e nos atuadores, prolongando assim sua vida útil.

Correntes de irrupção

As correntes de partida atingem valores 7 a 10 vezes maiores que no modo de operação. Isso leva a um "subsidência" de tensão na rede de fornecimento, o que afeta negativamente não apenas o trabalho de outros consumidores, mas também o próprio motor. O tempo de inicialização é atrasado, o que pode levar ao superaquecimento dos enrolamentos e à destruição gradual de seu isolamento. Isso contribui para a falha prematura do motor.

Os soft starters podem reduzir significativamente a carga de partida no motor elétrico e na rede elétrica, o que é especialmente importante em áreas rurais ou quando o motor é alimentado por uma usina autônoma.

Sobrecargas do atuador

No momento da partida do motor, o momento em seu eixo é muito instável e excede o valor nominal em mais de cinco vezes. Portanto, as cargas de partida dos atuadores também são aumentadas em comparação com o trabalho no estado estacionário e podem atingir até 500%. A instabilidade do torque durante a partida leva a cargas de choque nos dentes da engrenagem, corte de cavilhas e, às vezes, até torção dos eixos.

Os soft starters do motor elétrico reduzem significativamente as cargas de partida no mecanismo: as folgas entre os dentes da engrenagem são selecionadas suavemente, o que evita sua quebra. Nos acionamentos por correia, as correias também são puxadas suavemente, o que reduz o desgaste dos mecanismos.

Além de um arranque suave, o funcionamento dos mecanismos tem um efeito benéfico no modo de travagem suave. Se o motor acionar a bomba, a frenagem suave evita golpe de ariete quando a unidade é desligada.

Soft starters industriais

Soft starters atualmente produzido por muitas empresas, por exemplo, Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Esses dispositivos têm muitos recursos programáveis ​​pelo usuário. Estes são tempo de aceleração, tempo de frenagem, proteção contra sobrecarga e muitas outras funções adicionais.

Com todas as vantagens, os dispositivos de marca têm uma desvantagem - um preço bastante alto. No entanto, você pode criar um dispositivo semelhante. Seu custo será pequeno.

Soft starter no chip KR1182PM1

Em a primeira parte do artigo falou sobre chip especializado KR1182PM1representando um regulador de potência de fase. Foram considerados esquemas típicos para sua inclusão, dispositivos para o arranque suave de lâmpadas incandescentes e simplesmente reguladores de potência na carga. Com base neste microcircuito, é possível criar um soft starter trifásico bastante simples. O diagrama do dispositivo é mostrado na Figura 1.

Figura 1. Esquema do soft starter.

A partida suave é realizada aumentando gradualmente a tensão nos enrolamentos do motor de zero para nominal. Isso é alcançado aumentando o ângulo de abertura das chaves do tiristor em um horário chamado horário de início.

Descrição do circuito

O projeto utiliza um motor elétrico trifásico de 50 Hz, 380 V. Os enrolamentos do motor conectados por uma "estrela" são conectados aos circuitos de saída indicados no diagrama como L1, L2, L3. O ponto médio da "estrela" está conectado à rede neutra (N).

As teclas de saída são feitas nos tiristores conectados no sentido anti-horário. O projeto usou tiristores importados do tipo 40TPS12. A um baixo custo, eles têm uma corrente bastante grande - até 35 A, e sua voltagem reversa é de 1200 V. Além deles, existem vários outros elementos nas teclas. Seu objetivo é o seguinte: os circuitos de amortecimento RC conectados em paralelo aos tiristores impedem a comutação falsa deste último (R8C11, R9C12, R10C13 no circuito) e a interferência de comutação com uma amplitude superior a 500 V é absorvida usando os varistores RU1 ... RU3.

Como nós de controle para as chaves de saída são utilizados os chips DA1 ... DA3 do tipo KR1182PM1. Esses microcircuitos foram considerados em detalhes suficientes a primeira parte do artigo. Os capacitores C5 ... C10 dentro do microcircuito formam uma tensão dente de serra, que é sincronizada pela rede. Os sinais de controle do tiristor no microcircuito são formados comparando a tensão do dente de serra com a tensão entre os terminais do microcircuito 3 e 6.

Para alimentar o relé K1 ... K3, o dispositivo possui uma fonte de alimentação, que consiste em apenas alguns elementos. Este é um transformador T1, uma ponte retificadora VD1, um capacitor de suavização C4. Na saída do retificador, é instalado um estabilizador integral DA4 do tipo 7812, que fornece uma tensão de 12 V na saída e proteção contra curtos-circuitos e sobrecargas na saída.

Descrição da operação dos motores de partida suave

A tensão da rede é aplicada ao circuito quando o disjuntor Q1 fecha. No entanto, o mecanismo ainda não foi iniciado. Isso ocorre porque os enrolamentos do relé K1 ... K3 ainda estão desenergizados e seus contatos normalmente fechados ignoram os pinos 3 e 6 dos circuitos DA1 ... DA3 através dos resistores R1 ... R3. Esta circunstância não permite que os capacitores C1 ... C3 sejam carregados; portanto, os pulsos de controle do microcircuito não produzem.

Iniciar o dispositivo

Quando a chave seletora SA1 está fechada, a tensão de 12 V liga o relé K1 ... K3. Seus contatos normalmente fechados são abertos, o que possibilita carregar capacitores C1 ... C3 de geradores de corrente internos. Juntamente com um aumento de tensão nesses capacitores, o ângulo de abertura dos tiristores também aumenta. Isso gera um aumento suave da tensão nos enrolamentos do motor. Quando os capacitores estiverem totalmente carregados, o ângulo de ativação dos tiristores atingirá o valor máximo e a frequência de rotação do motor elétrico atingirá o valor nominal.

Desligamento do motor, frenagem suave

Para desligar o motor, abra o interruptor SA1, o que irá disparar o relé K1 ... K3. Seus contatos normalmente fechados fecharão, o que levará à descarga dos capacitores C1 ... C3 através dos resistores R1 ... R3. A descarga dos capacitores durará alguns segundos, durante os quais o motor irá parar.

Quando o motor é iniciado, correntes significativas podem fluir no fio neutro. Isso ocorre porque durante a aceleração suave as correntes nos enrolamentos do motor não são sinusoidais, mas você não deve ter medo disso: o processo de inicialização é de curta duração. No estado estacionário, essa corrente será muito menor (não mais que dez por cento da corrente de fase no modo nominal), o que se deve apenas à expansão tecnológica dos parâmetros do enrolamento e ao desequilíbrio de fase. Já é impossível se livrar desses fenômenos.

Peças e construção

As seguintes peças são necessárias para montar o dispositivo:

Um transformador de potência não superior a 15 W, com uma tensão de saída de enrolamento de 15 ... 17 V.

Qualquer relé com uma tensão de bobina de 12 V com contato normalmente fechado ou de comutação, por exemplo, TRU-12VDC-SB-SL, pode ser usado como relé K1 ... K3.

Capacitores C11 ... C13 do tipo K73-17 para uma tensão de operação de pelo menos 600 V.

O dispositivo é fabricado em uma placa de circuito impresso. O dispositivo montado deve ser colocado em uma caixa de plástico de tamanho adequado, no painel frontal do qual existe um interruptor SA1 e os LEDs HL1 e HL2.

Conexão do motor

A conexão do interruptor Q1 e o motor é realizada por fios, cuja seção transversal corresponde à potência deste último.O fio neutro é o mesmo que o fio da fase. Com as classificações das peças indicadas no diagrama, é possível conectar motores com potência de até quatro quilowatts.

Se você pretende usar um motor com potência não superior a um quilômetro e meio e a frequência de partida não exceder 10 ... 15 por hora, a energia dissipada nas teclas do tiristor é insignificante, portanto, os radiadores podem ser omitidos.

Se for suposto usar um motor mais potente ou as partidas forem mais frequentes, será necessária a instalação de tiristores em radiadores feitos de uma tira de alumínio. Se o radiador deve ser usado em comum, então os tiristores devem ser isolados usando juntas de mica. Para melhorar as condições de resfriamento, você pode usar a pasta de transferência de calor KPT - 8.

Verifique e configure o dispositivo

Antes de ligar, verifique antes de tudo a instalação quanto ao diagrama de circuitos. Esta é uma regra básica e é impossível se desviar dela. Afinal, negligenciar esse teste pode levar a um monte de peças carbonizadas e, por muito tempo, desencorajar a realização de "experimentos com eletricidade". Os erros encontrados devem ser eliminados, porque, no entanto, este circuito é alimentado pela rede e as piadas são ruins. E mesmo após esse teste, é muito cedo para conectar o mecanismo.

Primeiro, em vez do motor, conecte três lâmpadas incandescentes idênticas com uma potência de 60 ... 100 watts. Durante o teste, deve-se garantir que as lâmpadas “acendam” uniformemente.

A não uniformidade do tempo de trabalho é devido à variação nas capacitâncias dos capacitores C1 ... C3, que possuem uma tolerância significativa na capacitância. Portanto, é melhor selecioná-los imediatamente usando o dispositivo antes da instalação, pelo menos com uma precisão de até dez por cento.

O tempo de desligamento também se deve à resistência dos resistores R1 ... R3. Com a ajuda deles, você pode alinhar o tempo livre. Essas configurações devem ser feitas se a propagação no tempo de ativação / desativação em diferentes fases exceder 30%.

O motor só pode ser conectado após as verificações acima terem passado normalmente, para não dizer perfeitamente.

O que mais pode ser adicionado ao design

Já foi dito acima que esses dispositivos são produzidos atualmente por diferentes empresas. Obviamente, é impossível repetir todas as funções de dispositivos de marca de maneira improvisada, mas, mesmo assim, provavelmente será possível copiar.

É sobre o chamado contator de derivação. Seu objetivo é o seguinte: depois que o motor atinge a velocidade nominal, o contator simplesmente conecta as chaves do tiristor com seus contatos. A corrente flui através deles, ignorando os tiristores. Esse design geralmente é chamado de desvio (do inglês desvio - desvio). Para tal melhoria, elementos adicionais deverão ser adicionados à unidade de controle.

Boris Aladyshkin