Softstart to dowolne urządzenie sterujące przyspieszeniem silnika elektrycznego za pomocą kontrolowania przyłożonego napięcia.
Przypomnijmy teraz pokrótce potrzebę posiadania rozrusznika do dowolnego silnika.
Silnik indukcyjny może samoczynnie się uruchomić dzięki interakcji między strumieniem wirującego pola magnetycznego a strumieniem uzwojenia wirnika, powodując wysoki prąd wirnika przy wzroście momentu obrotowego. W rezultacie stojan pobiera duży prąd i zanim silnik osiągnie pełną prędkość, pobierany jest duży prąd (większy niż prąd znamionowy), co może spowodować nagrzewanie się silnika, aw końcu jego uszkodzenie. Aby temu zapobiec, potrzebne są rozruszniki silnika.
Rozruch silnika może odbywać się na 3 sposoby
- Podawanie napięcia pełnego obciążenia w odstępach czasu: Bezpośredni rozruch z sieci
- Stopniowe wprowadzanie obniżonego napięcia: Star Delta Starter i Softstarter
- Stosowanie rozruchu uzwojenia częściowego: rozrusznik autotransformatora
Definiowanie miękkiego startu
Zwróćmy teraz szczególną uwagę na łagodny start.
Z technicznego punktu widzenia softstart to dowolne urządzenie, które zmniejsza moment obrotowy silnika elektrycznego. Zwykle składa się z urządzeń półprzewodnikowych, takich jak tyrystory, do kontrolowania doprowadzania napięcia zasilania do silnika. Rozrusznik działa na tym, że moment obrotowy jest proporcjonalny do kwadratu prądu rozruchowego, który z kolei jest proporcjonalny do przyłożonego napięcia. W ten sposób można regulować moment obrotowy i prąd, zmniejszając napięcie w momencie uruchamiania silnika.
Istnieją dwa rodzaje sterowania za pomocą softstartera:
Open Control : Napięcie początkowe jest przyłożone w czasie, niezależnie od prądu pobieranego lub prędkości silnika. Dla każdej fazy dwa tyrystory są połączone tyłem do siebie, a tyrystory są początkowo przewodzone z opóźnieniem 180 stopni podczas odpowiednich cykli półfalowych (w których przewodzi każdy tyrystor SCR). Opóźnienie to jest stopniowo zmniejszane w czasie, aż przyłożone napięcie osiągnie pełne napięcie zasilania. Jest to również znane jako system narastania napięcia w czasie. Ta metoda nie ma znaczenia, ponieważ nie kontroluje przyspieszenia silnika.
Sterowanie w zamkniętej pętli : Dowolna charakterystyka wyjściowa silnika, taka jak prąd pobierany lub prędkość, jest monitorowana, a napięcie rozruchowe jest odpowiednio modyfikowane, aby uzyskać wymaganą odpowiedź. Prąd w każdej fazie jest monitorowany i jeśli przekroczy określoną wartość zadaną, rampa napięcia w czasie jest zatrzymywana.
Zatem podstawową zasadą softstartera jest kontrolowanie kąta przewodzenia tyrystorów SCR, dzięki czemu można sterować napięciem zasilania.
2 Elementy podstawowego softstartera
- Przełączniki zasilania jak SCR, które muszą być kontrolowane fazowo, tak aby były stosowane w każdej części cyklu. W przypadku silnika trójfazowego dwa tyrystory są połączone z powrotem do siebie dla każdej fazy. Urządzenia przełączające muszą być oceniane co najmniej trzy razy więcej niż napięcie sieciowe.
- Logika sterowania stosowanie regulatorów PID lub mikrokontrolerów lub dowolnej innej logiki do sterowania doprowadzeniem napięcia bramki do tyrystora, tj. do sterowania kątem wyzwalania tyrystorów, aby tyrystor przewodził w wymaganej części cyklu napięcia zasilania.
Przykład roboczy elektronicznego systemu łagodnego rozruchu dla 3-fazowego silnika indukcyjnego
System składa się z następujących elementów.
- Dwa SCR od tyłu do tyłu na każdą fazę, czyli łącznie 6 SCR.
- Obwód logiki sterującej w postaci dwóch komparatorów - LM324 i LM339 do generowania poziomu i napięcia rampy oraz optoizolator do sterowania przyłożeniem napięcia bramki do każdego SCR w każdej fazie.
Obwód zasilający zapewniający wymagane napięcie zasilania DC.
Schemat blokowy przedstawiający elektroniczny system łagodnego rozruchu dla 3-fazowego silnika indukcyjnego
Poziom napięcia jest generowany za pomocą komparatora LM324, którego zacisk odwracający jest zasilany za pomocą stałego źródła napięcia, a zacisk nieodwracający jest zasilany przez kondensator podłączony do kolektora tranzystora NPN. Ładowanie i rozładowywanie kondensatora powoduje odpowiednią zmianę na wyjściu komparatora i zmianę poziomu napięcia z wysokiego na niski. To napięcie poziomu wyjściowego jest doprowadzane do nieodwracającego zacisku innego komparatora LM339, którego zacisk odwracający jest zasilany napięciem rampowym. To napięcie narastające jest wytwarzane za pomocą innego komparatora LM339, który porównuje pulsujące napięcie DC przyłożone na jego zacisku odwracającym z czystym napięciem stałym na jego nieodwracającym zacisku i generuje zerowy sygnał odniesienia, który jest przekształcany na sygnał rampowy przez ładowanie i rozładowywanie kondensator elektrolitu.
3r & Dkomparator LM339 wytwarza sygnał o dużej szerokości impulsu dla każdego wysokiego poziomu napięcia, który stopniowo maleje wraz ze spadkiem poziomu napięcia. Sygnał ten jest odwracany i podawany do Optoizolatora, który dostarcza impulsy bramki do tyrystorów. Wraz ze spadkiem poziomu napięcia, szerokość impulsu Optoizolatora rośnie, a im większa jest szerokość impulsu, mniejsze jest opóźnienie i stopniowo SCR jest wyzwalany bez żadnego opóźnienia. W ten sposób kontrolując czas trwania między impulsami lub opóźnienie między aplikacjami impulsów, steruje się kątem zapłonu tyrystora tyrystora i steruje się doprowadzaniem prądu zasilającego, kontrolując w ten sposób wyjściowy moment obrotowy silnika.
Cały proces jest układem sterowania z otwartą pętlą, w którym czas podania impulsów wyzwalających bramkę do każdego tyrystora jest kontrolowany na podstawie tego, jak wcześniej napięcie rampy spada od poziomu napięcia.
Zalety miękkiego startu
Teraz, gdy dowiedzieliśmy się, jak plik elektroniczny system łagodnego startu działa, przypomnijmy sobie kilka powodów, dla których jest preferowana w stosunku do innych metod.
- Poprawiona wydajność : Wydajność układu łagodnego rozruchu wykorzystującego przełączniki półprzewodnikowe jest większa ze względu na niskie napięcie w stanie włączenia.
- Kontrolowane uruchamianie : Prąd rozruchowy można płynnie regulować poprzez łatwą zmianę napięcia rozruchowego, co zapewnia płynny start silnika bez szarpnięć.
- Kontrolowane przyspieszenie : Przyspieszenie silnika jest kontrolowane płynnie.
- Niski koszt i rozmiar : Zapewniają to przełączniki półprzewodnikowe.
