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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Démarreur progressif pour moteur asynchrone. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / moteurs électriques L'intérêt des radioamateurs pour le développement de démarreurs progressifs pour moteurs électriques asynchrones ne faiblit pas. Il y a tous les nouveaux modèles. L'un d'eux est offert aux lecteurs. Les démarreurs progressifs basés sur la puce KR1182PM1, par exemple, décrits dans [1], ont gagné en popularité. Mais ce microcircuit a des caractéristiques qui ne permettent pas d'obtenir les résultats souhaités sans complication forcée du circuit. Le premier d'entre eux est la tension secteur maximale ne dépassant pas 276 V. Ce n'est clairement pas suffisant pour un moteur électrique triphasé. Il faut mettre à zéro le point milieu de "l'étoile" de son stator pour que le courant ne circule pas entre les phases, mais entre chaque phase et le neutre. Mais dans ce cas, il est nécessaire de réguler le courant des trois phases, sinon un courant qui dépasse plusieurs fois le courant nominal traversera l'un des enroulements pendant toute la durée de démarrage. Et lors de l'activation des enroulements "étoiles" avec un point médian isolé, il suffit de réguler le courant en seulement deux phases. La deuxième caractéristique est la nécessité d'un circuit externe pour forcer la décharge du condensateur de synchronisation, car le courant de sa décharge à travers la puce KR1182PM1 elle-même est très faible et l'appareil ne sera prêt à redémarrer le moteur qu'après un temps assez long. J'ai récemment décidé de développer mon propre démarreur progressif. J'ai immédiatement décidé de ne pas y utiliser de microcontrôleur, de me passer d'un nœud pour déterminer le passage du courant par zéro (par exemple, comme dans [2]) et de le rendre insensible à la séquence de phases.
Le schéma du dispositif proposé est illustré à la fig. 1. Il se compose de trois blocs fonctionnels. Deux d'entre eux sont identiques et sont des régulateurs triac de la valeur efficace de la tension sur la charge, contrôlés par des optocoupleurs. L'utilisation de dinistors symétriques VS3 et VS4 (plus précisément, des analogues de ces dinistors - microcircuits KR1167KP1B) a permis de simplifier considérablement les régulateurs. Le troisième bloc contrôle simultanément les deux régulateurs, formant la loi nécessaire de changement de la valeur efficace de la tension appliquée au moteur pendant le processus de démarrage. Pour ce faire, il modifie de manière appropriée le courant traversant les diodes émettrices des optocoupleurs U1-U4 qui contrôlent les régulateurs. Les photodiodes de ces optocoupleurs fonctionnent en mode photovoltaïque, la tension qu'elles génèrent ouvre progressivement les transistors VT1 et VT2. Dans le même temps, la résistance des transistors diminue, grâce à quoi, à chaque demi-cycle de la tension secteur, les condensateurs C7 et C8 ont le temps de se charger jusqu'à la tension d'ouverture des dinistors VS3 et VS4 de moins en moins temps. En conséquence, les triacs VS1 et VS2 de chaque demi-cycle s'ouvrent plus tôt et de plus en plus de demi-cycles entrent dans les enroulements du moteur M1. Malheureusement, la tension maximale sur les enroulements du moteur lors de l'utilisation de tels régulateurs est inférieure de 20 ... 25 V à la tension du réseau. Par conséquent, le relais K1 est fourni, qui fonctionne à la fin du processus de démarrage et relie les électrodes 1 et 2 des triacs VS1 et VS2 avec ses contacts. Cela permet également d'obtenir une réduction de la génération de chaleur du démarreur progressif dans le mode de fonctionnement du moteur. L'unité de commande est alimentée à partir de l'une des phases d'un réseau triphasé via un condensateur d'extinction C1 et un redresseur sur un pont de diodes VD2-VD5. Etant donné que la tension en sortie du pont est négligeable par rapport à la tension du secteur, le redresseur peut être considéré comme une source de courant dont la valeur est d'environ 20 mA et est fixée par la réactance du condensateur C1 et est pratiquement indépendante de la charge . La résistance R5 limite l'impulsion de courant de charge du condensateur C1 au moment où l'appareil est connecté au réseau. Je recommande d'installer cette résistance à une hauteur de 5.7 mm au-dessus de la surface de la carte de circuit imprimé, de sorte que si elle brûle (par exemple, à la suite d'une panne du condensateur Cl), la carte ne sera pas endommagée. La résistance R6 est nécessaire pour décharger le condensateur C1 après déconnexion du réseau. Le condensateur C5 lisse l'ondulation. Deux circuits constitués de diodes émettrices en série d'optocoupleurs U1, U2 et U3, U4 sont connectés à la borne positive de ce condensateur par l'intermédiaire d'une résistance constante R2 et d'un trimmer R1. Le courant traversant les diodes rayonnantes dépend de la résistance de ces résistances et de la valeur de la tension redressée par le pont de diodes VD2-VD5 qui, à courant redressé constant, dépend de la résistance de charge du redresseur. La première partie de cette charge est le circuit de diodes émettrices. La deuxième partie est formée de deux stabilisateurs intégrés parallèles connectés en série DA1 et DA2. Plus les 20 mA disponibles circulent dans les régulateurs intégrés, moins il en reste pour les diodes émettrices. Le stabilisateur DA1 est inclus de telle sorte que lorsque le condensateur C4 se charge, la résistance de sa section cathode-anode augmente progressivement et le courant qui le traverse diminue. Dans ce cas, la tension et le courant redressés à travers les diodes émettrices des optocoupleurs augmentent progressivement. Le stabilisateur DA2 fixe la valeur initiale de cette tension (fixée par une résistance ajustable R9), qui est atteinte très rapidement après la fermeture des contacts de l'interrupteur SA1. Une nouvelle augmentation de tension se produit en douceur à une vitesse fixée par la résistance de la résistance d'accord R7 et la capacité du condensateur C4. Pourquoi est-il nécessaire de régler la tension initiale ? Le fait est que si la tension sur les enroulements du moteur est trop faible, le courant circule déjà dans ses enroulements et l'arbre reste toujours immobile. Dans ce cas, le moteur ronronne et les enroulements chauffent. Pour éviter un tel mode indésirable, le réglage de tension initial est fourni, ce qui garantit le démarrage immédiat de la rotation de l'arbre. La valeur requise de cette tension dépend fortement de la charge mécanique sur l'arbre, de sorte que son réglage avec une résistance d'accord R9 doit être effectué dans des conditions de fonctionnement réelles du moteur. Une fois le processus de démarrage du moteur terminé, la troisième partie de la charge du redresseur sur le pont de diodes VD2-VD5 commence à fonctionner - la diode zener VD1 et la diode rayonnante de l'optocoupleur U5 connectées en série. Lorsque la tension en sortie du pont atteint la tension de stabilisation de la diode zener (24 V), la résistance de cette dernière diminue fortement. À travers lui et la diode émettrice de l'optocoupleur U5, le courant commence à circuler. Le photodistor de l'optocoupleur s'ouvre et le relais K1 est activé, shuntant les triacs VS1 et VS2 avec ses contacts. A partir de maintenant, le moteur M1 reçoit la pleine tension du secteur. Les optocoupleurs 3OD101V ont été utilisés comme optocoupleurs U1-U4 uniquement parce que je les avais en stock. La tension générée par la photodiode d'un optocoupleur étant insuffisante pour ouvrir le transistor, le nombre d'optocoupleurs a été doublé. Les diodes émettrices et les photodiodes de chaque paire sont connectées en série. Des expériences avec d'autres optocoupleurs à diodes n'ont pas été réalisées. Il est possible qu'ils conviendront aussi. Il existe des optocoupleurs à double diode (par exemple, AOD134AS), ainsi que ceux qui contiennent deux photodiodes éclairées par une diode émettrice (par exemple, AOD176A). Cela vaut peut-être la peine de les essayer aussi. Lors de la sélection d'un remplacement pour les transistors 2SC4517, il convient de prêter attention à la tension collecteur-émetteur maximale. Elle ne doit pas être inférieure à 600 V. Il en va de même pour la tension maximale à l'état bloqué des triacs VS1 et VS2. Les transistors 2SC4517 de cet appareil peuvent être utilisés sans dissipateur thermique. La nécessité d'évacuer la chaleur des triacs dépend de la puissance du moteur électrique et de la fréquence à laquelle il est prévu de l'allumer. Relais K1 - RP-64 [3] avec une bobine pour 220 V, 50 Hz. Il peut être remplacé, par exemple, par un relais R20-3022-96-5230 [4] avec deux groupes de contacts normalement ouverts et une bobine 230 V AC. Les condensateurs C2 et C3 sont des condensateurs à film. Les microcircuits KR1167KP1B peuvent être remplacés par des dinistors symétriques DB3 importés.
L'établissement d'un démarreur progressif doit commencer par équilibrer les deux régulateurs. Pour ce faire, comme le montre la Fig. 2, lui appliquer une tension monophasée de 220 V en connectant deux lampes à incandescence 1 V 220 W à la place du moteur électrique M40.60. Les bornes du condensateur C4 doivent être fermées par un cavalier. Après avoir appliqué la tension d'alimentation, réglez la résistance ajustable R9 sur la luminosité minimale de la lueur des lampes et, avec la résistance ajustable R1, obtenez la même intensité de leur lueur. Après avoir coupé l'alimentation, retirez le cavalier du condensateur et rallumez l'appareil en surveillant la tension sur le condensateur C5. Lorsqu'il atteint 25.26 V, le relais K1 doit fonctionner. Si tout est en ordre avec cela, vous pouvez vérifier la tension sur les lampes. Avant que le relais K1 ne soit activé, il doit être d'au moins 190 V. Si la tension sur les lampes est inférieure, vous pouvez réduire la résistance de la résistance R2, mais uniquement pour que le courant de commande maximal autorisé des optocoupleurs U1-U4 soit pas dépassé. Vous pouvez maintenant connecter un moteur électrique à l'appareil et appliquer une tension triphasée. A mon avis, il vaut mieux commencer la sélection de la durée d'accélération souhaitée à partir du taux de montée en tension minimum sur le moteur (la résistance d'ajustage R7 moteur en position haute selon le schéma) et la tension de démarrage minimum (la résistance d'ajustage R9 moteur en position basse selon le schéma). Je tiens à attirer votre attention sur le fait qu'il est techniquement facile d'abandonner le stabilisateur DA2 en l'excluant simplement et les éléments qui lui sont liés du circuit et en connectant ensemble les fils qui sont allés à l'anode et à la cathode du stabilisateur. Pour régler la tension de démarrage, dans ce cas, les résistances d'ajustement R1' et R2' sont installées, comme indiqué sur le schéma de la Fig. 1 avec des lignes pointillées. Noah ne recommanderait pas de faire cela. Tout d'abord, cela n'est pas pratique, car vous devrez opérer tour à tour avec deux résistances d'accord, en essayant de ne pas violer l'égalité des valeurs de tension sur les enroulements du moteur. Deuxièmement, toutes les résistances d'accord ne sont pas capables de supporter une tension d'environ 400 V. Troisièmement, dans le dispositif considéré, les résistances R1 'et R2', contrairement aux autres résistances d'accord, seront sous haute tension par rapport au neutre du réseau triphasé, qui peut être dangereux en cas de contact accidentel. En conclusion, je tiens à dire qu'un démarreur progressif ne peut pas remplacer un variateur de fréquence et maintenir une vitesse d'arbre moteur réduite pendant longtemps. Avec lui, vous ne pouvez qu'augmenter le temps d'accélération jusqu'à la vitesse nominale et réduire le courant de démarrage. Maintenir le moteur en mode accélération plus longtemps que nécessaire entraînera une surchauffe des enroulements, car le courant qui les traverse dans ce mode, bien que bien inférieur au courant de démarrage standard, dépasse toujours le courant nominal. Dans ce mode, le moteur est très sensible à la charge sur l'arbre et peut s'arrêter lorsque celle-ci est légèrement augmentée. Une certaine analogie pour un démarreur progressif pour un moteur électrique peut être considérée comme un mécanisme d'embrayage dans une voiture. Le fonctionnement constant d'un moteur électrique asynchrone en mode accélération est similaire à la conduite d'une voiture avec un embrayage pas complètement engagé. littérature
Auteur : P. Galashevsky
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