Електронен старт на електродвигатели

Статията представясхеми за електронно стартиране на електродвигатели със стартова намотка на различни домакински и промишлени съоръжения, които се произвеждат със стартови устройства, съдържащи електрически контакти. Описани са принципите на работа, настройка и конструктивни характеристики на електронни пускови устройства на тиристори и триаци, дадени са препоръки за производството и работата на тези устройства.

Монофазни електродвигатели със стартова намотка се използват в хладилници, електрически точила, дървообработващи машини и различни други домакински уреди.

За стартиране на такива двигатели се използват стартови релета или специални превключватели, които след стартиране на двигателя изключват стартовата намотка. Захранването и изключването на напрежението в тези устройства се осъществява чрез електрически контакти, които, разбира се, искри и изгарят по време на работа, което значително намалява техния експлоатационен живот, а ако контактът се загуби, това води до повреда на двигателя.

Авторът е разработил и използвал електронна схема за стартиране на някои домакински устройства, която е показала надеждна работа за дълго време.

Работата на тази схема се основава на заключване на диодния мост, включен в управляващата верига на тиристора или триака, когато кондензаторът се зарежда с постоянен ток на диодния мост (фиг. 1). По време на зареждането на кондензатора тиристорите са отворени и цялото напрежение се подава към товара. След като кондензаторът е напълно зареден, токът през управляващите електроди спира, тиристорите се заключват и напрежението от товара се изключва. Времето на отворено състояние на тиристорите се определя от капацитета на кондензатора, т.е. това е вид реле за време, което след определено времеизключва товара. За да включите отново товара, е необходимо да разредите кондензатора, в противен случай той ще поддържа мостовите диоди и тиристори в затворено състояние за дълго време.

За устройства, които се включват с превключвател, е необходимо да се използва превключвател с два превключващи контакта, единият от които, когато товарът е включен, ще свърже резистор с номинална стойност 10.100 kOhm към кондензатора.

Поради разпространението на параметрите на тиристора, веригата изисква проста настройка, която се състои в избора на кондензатор с необходимия капацитет, от който зависи времето за подаване на напрежение към началната намотка. Това време трябва да бъде минимално, но достатъчно за надеждно стартиране на двигателя с намалено захранващо напрежение до приемлив минимум от 180 V.

Трябва да се отбележи, че зарядният ток на кондензатора е фракции от милиампер, така че диодният мост може да бъде с ниска мощност, но номинален за напрежение най-малко 300 V, а кондензаторът за напрежение най-малко 400 V, тъй като ако кондензаторът се разпадне, началната намотка ще бъде под пълно мрежово напрежение, което може да повреди електрическия мотор. Това също може да доведе до повреда на всеки елемент от веригата. Като се има предвид, че надеждността на използваните елементи често е неизвестна, е необходимо да се наблюдава работата на веригата за известно време. За да направите това, временно или постоянно, паралелно на електронния превключвател трябва да бъде свързан светодиод с демпфериращ резистор. След стартиране на двигателя на електронния превключвател се появява мрежовото напрежение и светодиодът започва да свети, което показва, че стартовата намотка е изключена.

За двигатели, коитовключване и изключване автоматично, като в хладилник, разреждането на кондензатора се извършва чрез резистор от 10 до 100 MΩ, свързан паралелно с кондензатора. Този резистор с висока стойност не влияе на заряда на кондензатора и не отваря тиристорите, тъй като токът през този резистор е малък (прави микроампера) и не е достатъчен за отваряне на тиристорите. След стартиране на двигателя зарядът на кондензатора (R1 е изключен от C1) се поддържа от микротокове, които не могат да отворят тиристорите. След като двигателят се изключи автоматично от сензора на устройството, кондензаторът има време да се разреди преди следващото подаване на напрежение към двигателя.

Експериментите показват, че колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-голяма е стойността на необходимия резистор R1. Например при същите тиристори за двигател с мощност 210 W минималното съпротивление на резистора е 9 MΩ, а за двигател с мощност 800 W - 18 MΩ. След отстраняване на напрежението, след няколко секунди, двигателят е готов за нормално стартиране. Това предполага, че увеличаването на съпротивлението на този резистор с 30,50% от минимума няма да повлияе на работата на устройството, като например хладилник, но само ще увеличи надеждността на изключването на стартовата намотка, когато мрежовото напрежение е твърде високо. Например, разреждането на кондензатор с капацитет 0,1 μF към резистор със съпротивление 20 MΩ става за време t=RC=2 s. Експериментите също така показаха, че капацитетът на кондензатора и съпротивлението на разрядния резистор се избират индивидуално в зависимост от параметрите на тиристорите или триака, мощността на двигателя и необходимото време за надежден старт.

Практическа диаграма на електронното стартиране на двигателя на шлифовъчна машина с мощност 210 W на триак е показана на фиг. 3. Регулирането на тази верига е подобно на тиристорната верига.

За двигатели до 2 kWтиристорите могат да се монтират без радиатори. Диодите VD1 и VD2 (фиг. 2) могат да бъдат заменени с резистори с номинална стойност 120,160 kOhm, а при използване на тиристори с подобни параметри веригата работи нормално дори без тези елементи. Подробности R2, VD3 и VD4 могат да бъдат премахнати след тестване на веригата за известно време. Изключването на стартовата намотка по време на тестовия период на веригата може да се контролира с волтметър. Трябва да се отбележи, че горните схеми могат да се използват и като таймери забезконтактно изключване на мощни електрически устройства след необходимото време, като изберете подходящата стойност на C1 и вида на триака (тиристори), например машини за точково заваряване, нагреватели за заваряване на пластмасови тръби, краткотрайно осветление на големи помещения и др.