Elektrimootori pehme starter: asünkroonse elektrimootori tööpõhimõte

Asünkroonsel elektrimootoril on pöörleva magnetvälja voo ja rootori mähise voo vastastikmõju tõttu võime iseseisvalt käivituda, põhjustades selles suure voolu. Selle tulemusena tõmbab staator suurt voolu, mis mootori täiskiiruse saavutamise ajaks ületab nimivoolu, mis võib põhjustada mootori ülekuumenemist ja selle kahjustusi. Selle vältimiseks on vaja elektrimootori pehmekäivitit (SCD).

Starteri tööpõhimõte

See seisneb selles, et seade reguleerib käivitamisel mootorile rakendatavat pinget, kontrollides voolu omadusi. Asünkroonmootorite puhul on käivitusmoment ligikaudu võrdeline käivitusvoolu ruuduga. See on võrdeline rakendatud pingega. Pöördemomenti võib pidada ka ligikaudu proportsionaalseks rakendatud pingega, seega reguleerides pinge käivitamisel, masina poolt tarbitud voolu ja selle pöördemomenti juhib seade ja saab vähendatud.

Kasutades kuut SCR-i joonisel näidatud konfiguratsioonis, saab pehmekäiviti reguleerige käivitamisel mootorile antavat pinget 0 voltilt nimilineaarsele Pinge. Elektrimootori pehmet käivitamist saab läbi viia kolmel viisil:

1. Otsekäivitus täiskoormuse pingega.
2. Rakendamine alandati järk-järgult.
3. Osalise mähise käivitamise rakendamine autotrafo starteri abil.

SCP-d võib olla kahte tüüpi:

1. Ava juhtimine: käivituspinge rakendatakse viivitusega, sõltumata mootori voolust või kiirusest. Iga faasi jaoks viivitatakse kaks SCR-i esmalt 180 kraadi vastavate poollainetsüklite jaoks (mille jaoks tehakse iga SCR). See viivitus väheneb aja jooksul järk-järgult, kuni rakendatud pinge jõuab nimiväärtuseni. Seda tuntakse ka kui ajutist stressisüsteemi. See meetod ei kontrolli tegelikult mootori kiirendust.
2. Suletud ahela jälgimine: Jälgib mootori väljundi kõiki omadusi, nagu vool või kiirus. Käivituspinget muudetakse vastavalt, et saavutada vajalik reaktsioon. Seega on pehmekäiviti ülesandeks juhtida SCR juhtivusnurka ja juhtida toitepinget.

Pehme käivituse eelised

Tahkispehmekäivitites kasutatakse pooljuhtseadmeid, et ajutiselt vähendada mootori klemmide parameetreid. See võimaldab jälgida mootori voolu, et vähendada mootori piiri pöördemomenti. Juhtimine põhineb kahe või kolme faasi mootoriklemmide pinge juhtimisel.

Selle meetodi eelistamiseks teistele on mitu põhjust:

1. Suurenenud efektiivsus: Pehme olekuga pehmekäivitussüsteemi efektiivsus tuleneb peamiselt madalpinge olekust.
2. Kontrollitud käivitamine: Käivitusparameetreid saab hõlpsalt muuta, mis tagab käivitumise ilma igasuguste jõnksudeta.
3. Kontrollitud kiirendus: Mootori kiirendust juhitakse sujuvalt.
4. Madal hind ja suurus: seda tehakse pooljuhtlülitite abil.

Tahkiskomponendid

Toitelülitid, nagu SCR-id, mis on faasijuhitavad tsükli iga osa jaoks. Kolmefaasilise mootori puhul on iga faasiga ühendatud kaks SCR-i. Mootori pehmekäivitusreleed peavad olema vähemalt kolmekordsed liinipingest.

Kolmefaasilise asünkroonmootori süsteemi töönäide. Süsteem koosneb 6 SCR-ist, juhtimisloogikast kahe komparaatori kujul - LM324 ja LM339 jaoks. kaldtee ja optoisolaatori taseme ja pinge saamine, et juhtida paisupinge rakendamist SCR-ile iga faas.

Seega, reguleerides impulsside vahelist kestust või nende viivitust, jälgitakse kontrollitud SCR-i nurka ja reguleeritakse toiteallikat mootori käivitusfaasis. Kogu protsess on tegelikult avatud ahela juhtimissüsteem, mis kontrollib iga SCR-i värava päästiku impulsside ajastust.

SCR põhitõed

SCR (Silicon Controlled Rectifier) ​​on suure võimsusega alalisvoolu juhitav võimsusregulaator. SCR asünkroonmootori pehmekäivitajad on PNPN neljakihilised räni pooljuhtseadmed. Sellel on kolm välist klemmi ja see kasutab alternatiivseid sümboleid joonisel 2 (a) ja transistori ekvivalentahelat joonisel 2 (b).

SCR-i peamine kasutusala on katoodi suhtes positiivse anoodiga lüliti, mida juhitakse masina käivitamisel.

SCR-i põhiomadusi saab mõista nende diagrammide abil. Mootori pehmekäiviti saab sisse lülitada ja panna toimima ränist pärisuunalise nihkealaldina, rakendades sellele korraks paisuvoolu üle S2. SCR lukustub kiiresti (mõne mikrosekundi jooksul) automaatselt sisselülitatud olekusse ja jääb sisselülitatuks isegi siis, kui katiku mootor eemaldatakse.

See toiming on näidatud joonisel 2 (b), algne paisuvool lülitub sisse Q1 ja kollektori vool Q1 lülitub sisse Q2, Q2 kollektori vool hoiab siis Q1 isegi siis, kui paisuajam on eemaldatud. Küllastuspotentsiaal on umbes 1 V ja see tekib anoodi ja katoodi vahel.

SCR-i sisselülitamiseks on vaja vaid lühikest katikuimpulssi. Kui SCR on fikseeritud, saab selle uuesti välja lülitada, vähendades korraks selle anoodivoolu alla teatud väärtuse, vahelduvvoolu rakendustes toimub tavaliselt mõne milliampriga väljalülitamine automaatselt igas nullpunktis pooltsükkel.

SCR-i paisu ja anoodi vahel on märkimisväärne võimendus ning madalad paisuvoolud (tavaliselt mõni mA või vähem) suudab juhtida anoodivoolu kõrgeid väärtusi (kuni kümneid võimendid). Enamikul SCR-idel on anoodide nimiväärtus sadu volte. SCR-värava omadused on sarnased transistori ristmiku - transistori emitteri - omadustega (vt. Riis. 2 (b)).

Anoodi ja SCR-i paisu vahel on sisemine mahtuvus (mõni pF) ning anoodile ilmuv hüppeline pinge võib põhjustada piisava paisu läbimurde SCR-i sisselülitamiseks. Selle "kiiruse efekti" võivad põhjustada elektriliinide siirded jne. Kiiruseefektiga seotud probleeme saab ületada CR-i silumisvõrgu käivitamisega anoodi ja katoodi vahel, et piirata tõusukiirust ohutu väärtuseni.

Muutuva kiirusega töö

Vahelduvvooluvõrgu pinge (joon. 5) alaldatakse passiivse dioodsilla abil. See tähendab, et dioodid käivituvad, kui liini pinge on suurem kui kondensaatori sektsiooni pinge. Saadud lainekujul on iga pooltsükli jooksul kaks impulssi, üks iga dioodi juhtivuse akna jaoks.

Lainekuju näitab pidevat voolu, kui juhtivus liigub ühelt dioodilt teisele. See on tüüpiline, kui seda kasutatakse ajami alalisvoolulülis ja sellel on väike koormus. Inverterid kasutavad väljundsignaalide genereerimiseks laia impulssmodulatsiooni. Kolmnurksignaal genereeritakse kandesagedusel, millega IGBT-muundur lülitub.

Seda lainekuju võrreldakse siinuskujulise lainekujuga põhisagedusel, mis tuleb mootorile suunata. Tulemuseks on joonisel näidatud U lainekuju.

Inverteri väljund võib olla mis tahes sagedus, mis jääb alla või üle liinisageduse kuni muunduri ja/või mootori mehaaniliste piiranguteni. Pange tähele, et ajam töötab alati mootori libisemise piires.

Käivitage kontrolliprotsess

SCR ajastus on pehme starteri pinge väljundi juhtimise võti. Käivitamise ajal määrab pehmekäiviti loogika, millal SCR sisse lülitada. See ei lülita SCR-i sisse kohas, kus pinge läheb negatiivsest positiivseks, vaid ootab mõnda aega pärast seda. See on hästi tuntud protsess, mida nimetatakse SCR-i järkjärguliseks taastumiseks. SCR-i lülituspunkt on seatud või programmeeritud nii, et käivitusmomenti, käivitusvoolu või voolupiirangut kontrollitakse rangelt.

SCR-i astmelise taastumise tulemus on mootori klemmide mittesinusoidne alapinge, nagu on näidatud joonistel. Kuna mootor on induktiivne ja vool jääb pingest maha, jääb SCR sisse ja juhib seni, kuni vool jõuab nullini. See juhtub pärast seda, kui pinge on muutunud negatiivseks. Individuaalne SCR pinge väljund.

Võrreldes kogu pinge lainekujuga, on näha, et tipppinge on sama, mis lainekuju kogupinge. Kuid vool ei suurene mootorite induktiivsuse tõttu samale tasemele kui täispinge rakendamisel. Kui see pinge mootorile rakendatakse, näeb väljundvool välja nagu joonisel.

Kuna pinge sagedus on sama mis lineaarsagedus, on ka voolu sagedus sama. SCR-id lähevad järk-järgult üle sissepääsule, vooluvahed täidetakse seni, kuni lainekuju näeb välja sama, mis mootoril.

Mootori omadused pehme starteri abil

Asünkroonse elektrimootori sellisel sujuval käivitamisel, erinevalt vahelduvvooluajamist, on võrgus oleva voolu omadused ja mootori vool on alati sama. Käivitamisel sõltub voolu muutus otseselt rakendatud pinge suurusest. Mootori pöördemoment varieerub rakendatud pinge või voolu ruudus.

Kõige olulisem tegur hindamisel on mootori pöördemoment. Standardmootorid toodavad käivitamisel ligikaudu 180% täiskoormuse pöördemomendist. Seetõttu võrdub 25% vähendamine täiskoormuse pöördemomendiga. Kui mootor võtab käivitamisel 600% täiskoormuse voolust, siis selle vooluahela vool vähendab käivitusvoolu 600% -lt 450% -ni koormusest.

Starteri juhtmestiku skeemid

Starteri elektrimootori käivitamiseks on kaks võimalust: standardahel ja delta sees.

Standardskeem. Starter on ühendatud jadamisi mootorile antava võrgupingega.

Kolmnurga sees on veel üks ahel, mille järgi starter on ühendatud, mida nimetatakse sisemiseks kolmnurga vooluringiks. Sellel diagrammil on kaks kaablit, mis on ühendatud ühe mootoriga, ühendatud otse I / P toiteallikaga ja teine ​​kaabel ühendatakse läbi starteri. Selle skeemi üks omadus on see, et starterit saab kasutada suurte mootorite, näiteks 100 kW mootorite jaoks, kuna faasivoolud on jagatud kaheks osaks.