异步电动机软启动器。方案、说明

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异步电机软启动器。无线电电子电气工程百科全书

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无线电爱好者对开发异步电动机软启动器的兴趣并未减弱。越来越多的新设计不断出现。其中之一提供给读者。

例如，[1182] 中描述的基于 KR1PM1 芯片的软启动器已获得相当多的普及。但这种微电路的特点是，如果不强制使电路复杂化，就无法实现所需的结果。第一个是最大电源电压不超过 276 V。这对于三相电动机来说显然是不够的。需要将其定子“星形”的中点调零，使电流不在相间流动，而是在各相与中性点之间流动。但在这种情况下，需要调节所有三相电流，否则，在整个启动时间内，其中一个绕组将流过超过额定电流许多倍的电流。当接通具有隔离中点的“星形”绕组时，仅调节两相电流就足够了。

第二个特点是需要外部电路对定时电容进行强制放电，因为定时电容通过KR1182PM1芯片本身放电的电流很小，需要相当长的时间才能准备好重新启动发动机。

最近我决定开发自己的软启动器。我立即决定不在其中使用微控制器，不使用用于确定电流通过零的节点（例如，如[2]中的）并使其对相序不敏感。

异步电动机软启动器
图。 1

所提出的装置框图如图 1 所示。 3.由三个功能块组成。其中两个是相同的，都是负载上电压有效值的双向可控硅调节器，由光耦合器控制。其中使用对称除数器 VS4 和 VS1167（更准确地说，是此类除数器的类似物 - KR1KPXNUMXB 微电路）可以显着简化稳压器。

第三块同时控制两个调节器，形成启动过程中施加到电机的电压有效值的必要变化规律。为此，它适当地改变流过控制调节器的光耦合器U1-U4的发射二极管的电流。

这些光耦合器的光电二极管工作在光伏模式下，它们产生的电压逐渐打开晶体管VT1和VT2。同时，晶体管的电阻减小，因此，在市电电压的每个半周期中，电容器C7和C8有时间充电到电阻器VS3和VS4的开启电压的时间越来越少。时间。因此，每个半周期中的三端双向可控硅开关VS1和VS2更早地打开，并且越来越多的半周期进入电机M1的绕组。

不幸的是，使用此类调节器时电机绕组上的最大电压比网络中的电压低 20 ... 25 V。因此，设置了继电器K1，其在启动过程结束时工作并通过其触点连接双向可控硅VS1和VS2的电极1和2。这也实现了软启动器在发动机工作模式下发热的减少。

控制单元由三相网络的一相通过淬灭电容器C1和二极管桥VD2-VD5上的整流器供电。考虑到电桥输出端的电压与市电电压相比可以忽略不计，整流器可以被视为电流源，其值约为 20 mA，由电容器 C1 的电抗设置，实际上与负载无关。

电阻R5限制设备连接到网络时电容器C1的充电电流脉冲。我建议将该电阻安装在距离电路板表面 5.7 mm 的高度，这样即使它烧坏（例如，由于 Cl 电容器击穿），也不会损坏电路板。与网络断开后，需要使用电阻器 R6 对电容器 C1 进行放电。电容器C5消除纹波。

由光耦合器U1、U2和U3、U4串联发光二极管组成的两个电路通过恒定电阻R2和微调器R1连接到该电容器的正极端子。通过辐射二极管的电流取决于这些电阻的电阻以及经二极管电桥VD2-VD5整流的电压值，在恒定整流电流下，该电压值取决于整流器的负载电阻。该负载的第一部分是一系列发光二极管。第二部分由两个串联并联的整体稳定器DA1和DA2组成。流经集成稳压器的可用 20 mA 电流越多，留给发光二极管的电流就越少。

稳定器DA1的设置方式使得当电容器C4充电时，其阴极-阳极部分的电阻平滑地增加并且通过它的电流减小。在这种情况下，通过光耦合器的发光二极管的整流电压和电流逐渐增加。

稳定器 DA2 设置该电压的初始值（由微调电阻器 R9 设置），在闭合开关 SA1 的触点后很快即可实现该初始值。电压的进一步增加以由调谐电阻器R7的电阻和电容器C4的电容设定的速率平稳地发生。

为什么需要设置初始电压？事实是，如果电机绕组上的电压太低，则电流已经流过其绕组，并且轴仍然保持静止。与此同时，发动机发出嗡嗡声，绕组升温。为了防止出现这种不良模式，提供了初始电压设置，以确保轴立即开始旋转。该电压所需的值很大程度上取决于轴上的机械负载，因此应在发动机的实际工作条件下使用调谐电阻 R9 对其进行调整。

当发动机启动过程完成后，二极管桥VD2-VD5上的整流负载的第三部分——串联的稳压二极管VD1和光耦U5的辐射二极管开始工作。当电桥输出端的电压达到齐纳二极管的稳定电压（24V）时，后者的电阻急剧下降。电流开始流过它和光耦合器U5的发光二极管。光耦合器的光敏电阻打开，继电器 K1 被激活，通过其触点并联双向可控硅 VS1 和 VS2。从此时起，电机 M1 接收满电源电压。

3OD101V光耦合器被用作U1-U4光耦合器只是因为我有库存。由于一个光耦合器的光电二极管产生的电压不足以打开晶体管，因此光耦合器的数量增加了一倍。每对的发光二极管和光电二极管均串联连接。没有对其他二极管光耦合器进行实验。它们很可能也适合。有双二极管光耦合器（例如 AOD134AS），以及包含由一个发光二极管照明的两个光电二极管的光耦合器（例如 AOD176A）。也许也值得尝试一下。

选择 2SC4517 晶体管的替代品时，应注意最大集电极-发射极电压。不应低于 600V。双向可控硅 VS1 和 VS2 关断状态下的最大电压也是如此。

该器件中的晶体管 2SC4517 无需散热器即可使用。是否需要从三端双向可控硅开关元件中散热取决于电动机的功率以及计划启动电动机的频率。

继电器 K1 - RP-64 [3]，带 220 V、50 Hz 线圈。例如，它可以替换为带有两组常开触点和 20 V AC 线圈的继电器 R3022-96-5230-4 [230]。电容器C2和C3为薄膜电容器。 KR1167KP1B微电路可用进口对称DB3电阻器代替。

异步电动机软启动器
图。 2

建立软启动器应从平衡两个稳压器开始。为此，您需要如图所示。 2、连接两个220V 1W白炽灯代替M220电动机，施加40.60V单相电压。电容C4的端子必须用跳线连接。

施加电源电压后，将微调电阻R9设置为灯发光的最小亮度，并用微调电阻R1达到灯发光的相同强度。关闭电源后，取下电容器上的跳线，然后再次打开设备，监测电容器C5上的电压。当电压达到 25.26 V 时，继电器 K1 应动作。如果一切正常，您可以检查灯上的电压。在继电器K1激活之前，它必须至少为190V。如果灯上的电压较小，可以减小电阻R2的阻值，但只能使光耦U1-U4的最大允许控制电流为没有超过。

现在您可以将电动机连接到设备并施加三相电压。我认为，最好从电机上的最小电压上升率（图中R7微调电阻发动机位于上方位置）和最小启动电压（R9微调电阻）开始选择所需的加速持续时间。根据图表，发动机位于下部位置）。

我想提请您注意这样一个事实：从技术上来说，放弃 DA2 稳定器很容易，只需将其以及与其相关的元件从电路中排除，并将连接到稳定器阳极和阴极的电线连接在一起即可。为了调节启动电压，本例中安装了微调电阻R1'和R2'，如图1所示。 400用虚线表示。 Noya 不建议这样做。首先，这很不方便，因为您必须依次操作两个调谐电阻，尽量不违反电机绕组上电压值的相等性。其次，并非所有调谐电阻器都能够承受施加在其上的约 1 V 的电压。第三，在所考虑的器件中，电阻器 R2' 和 RXNUMX' 与其他调谐电阻器不同，相对于中性点将处于高电压下。三相网络的，如果不小心触碰可能会造成危险。

总之，我想说软启动器无法替代变频调速器并长期保持降低的电机轴转速。有了它，您只能增加加速到额定速度的时间并降低启动电流。电机处于加速模式的时间超过必要的时间将导致绕组过热，因为在这种模式下流过绕组的电流虽然远小于标准启动电流，但仍然超过额定电流。在此模式下，电机对轴上的负载非常敏感，稍微增加即可停止。

电动机的软启动器可以被视为汽车中的离合器机构。异步电动机在加速模式下的持续运行类似于在离合器未完全接合的情况下驾驶汽车。

文学

Aladyshkin B. KR1182PM1 微电路的应用。电动机平稳启动。 - electrik.info/main/praktika/278-primenenie-mikrosxemy-kr1182pm1-plavnyj-pusk.html。
三相异步电机平稳启动。 -kazus.ru/forums/showthread。 php?t=12618。
Промежуточное реле РП-64. - rele.ru/d/d7323c0e96dc68ab5ffed6ea85cd1801.pdf.
R20工业小型继电器。

作者：P.加拉舍夫斯基

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