Elektromotorji se pogosto uporabljajo na vseh področjih človeške dejavnosti. Ko pa se motor zažene, pride do sedemkratne porabe toka, kar povzroči ne le preobremenitev napajanja, temveč tudi segrevanje navitij statorja, pa tudi odpoved mehanskih delov. Za odpravo tega nezaželenega učinka radioamaterji svetujejo uporabo mehkih zaganjalnikov.
Mehek začetek
Stator elektromotorja je induktor, zato obstajajo aktivne in reaktivne komponente upora (R). Vrednost reaktivne komponente je odvisna od frekvenčnih značilnosti napajalnika, med zagonom pa se giblje od 0 do izračunane vrednosti (ko orodje deluje). Poleg tega se spreminja tudi tok, imenovan inrush.
Začetni tok presega 7-kratnik nazivne vrednosti. V tem postopku se navitja tuljave statorja segrejejo in če je žica, iz katere je navitje, stara, potem je možen vmesni kratek stik (s zmanjšanjem vrednosti R, tok doseže največjo vrednost). Pregrevanje pomeni zmanjšanje življenjske dobe orodja. Da preprečite to težavo, obstaja več možnosti za uporabo mehkih zaganjalnikov.
S preklopom navitij mehki zaganjalnik (SCP) je sestavljen iz naslednjih glavnih komponent: 2 tipa relejev (krmiljenje časa in obremenitve), trije kontaktorji (slika 1).
Slika 1 - Splošni diagram naprave z mehkim zagonom za indukcijske motorje (mehki zagon).
Slika 1 prikazuje indukcijski motor. Njeni navitji so povezani v obliki zvezde povezave. Zagon se izvaja z zaprtimi kontaktorji K1 in K3. Po določenem časovnem intervalu (nastavljen s časovnim relejem) kontaktor K3 odpre kontakt (izklopi) in vklopi kontakt K2. Diagram na sliki 1 je uporaben tudi za mehke zaganjalnike za motorje različnih vrst.
Glavna pomanjkljivost je nastajanje tokov kratkega stika s hkratnim vključevanjem 2 avtomatskih strojev. To težavo odpravimo tako, da v vezje namesto kontaktorjev vstavimo odklopnik. Vendar se navitja statorja še naprej segrejejo.
Z elektronskim krmiljenjem frekvence vklopa elektromotorja se uporablja načelo spreminjanja frekvence napajalne napetosti. Glavni element teh pretvornikov je frekvenčni pretvornik, ki vključuje:
- Usmernik je sestavljen na polprevodniških diodah velike moči (možna je tiristorska različica). Vrednost omrežne napetosti pretvori v pulzirajoči enosmerni tok.
- Vmesni krog izravnava hrup in valovanje.
- Pretvornik je potreben za pretvorbo signala, sprejetega na izhodu vmesnega vezja, v signal spremenljive amplitude in frekvenčnih značilnosti.
- Elektronsko krmilno vezje generira signale za vsa vozlišča pretvornika.
Načelo delovanja, vrste in izbira
Pri povečanju navora in Ip 7-krat za podaljšanje življenjske dobe je treba uporabiti mehak zaganjalnik, ki izpolnjuje naslednje zahteve:
- Enotno in gladko povečanje vseh kazalnikov.
- Nadzor električnega zaviranja in zagon motorja v določenih časovnih intervalih.
- Zaščita pred prenapetostmi, izgubo faze (za 3-fazni elektromotor) in različnimi motnjami.
- Povečana odpornost proti obrabi.
Načelo delovanja triažnega mehkega zaganjalnika: omejevanje obsega napetosti zaradi spremembe kota odpiranja triačnih polprevodnikov (triakov), ko je priključen na statorske tuljave elektromotorja (slika 2).
Slika 2 - Shema mehkega zagona elektromotorja na triakah.
Zahvaljujoč uporabi triakov postane možno zmanjšati vhodne tokove za dva ali večkrat, prisotnost kontaktorja pa prepreči pregrevanje triakov (na sliki 2: Bypass). Glavne pomanjkljivosti triačnih mehkih zaganjalnikov:
- Uporaba preprostih tokokrogov je možna le pri majhnih obremenitvah ali pri zagonu v prostem teku. V nasprotnem primeru je shema zapletena.
- Pri dolgotrajnem zagonu pride do pregrevanja navitij in polprevodniških naprav.
- Motor se včasih ne zažene (vodi do znatnega pregrevanja navitij).
- Ko električni motor zavira, je možno pregrevanje navitij.
Široko uporabljeni mehki zaganjalniki z regulatorji, pri katerih ni povratnih informacij (za 1 ali 3 faze). V tovrstnih modelih je treba določiti čas zagona elektromotorja in napetost tik pred začetkom zagona. Pomanjkanje naprav je nezmožnost prilagajanja navora gibljivih mehanskih delov glede na obremenitev. Za rešitev te težave je treba uporabiti napravo za zmanjšanje Ip, zaščito pred različnimi faznimi razlikami (pojavijo se med faznim neravnovesjem) in mehanskimi preobremenitvami.
Dražji modeli mehkih zaganjalnikov vključujejo možnost spremljanja parametrov motorja v neprekinjenem načinu.
V napravah, ki vsebujejo elektromotorje, so na voljo trije mehki zaganjalniki. Razlikujejo se po shemi in načinu regulacije omrežne napetosti. Najenostavnejša vezja so enofazna krmilna vezja. Izvedeni so na istem triaku in lahko ublažijo obremenitev mehanskega dela, uporabljajo pa se za električne motorje z močjo manj kot 12 kV. Podjetja uporabljajo trifazno regulacijo napetosti za električne motorje z močjo do 260 kW. Pri izbiri tipa mehkega zaganjalnika je treba voditi naslednje parametre:
- Napajanje naprave.
- Način delovanja.
- Enak IP motor in mehki zaganjalnik.
- Število zagonov v določenem času.
Za zaščito črpalk so primerni mehki zaganjalniki, ki ščitijo pred udarci s hidravličnimi sestavnimi deli cevi (Advanced Control). Mehki zaganjalniki za orodje so izbrani na podlagi obremenitev in velikih vrtljajev. V dragih modelih je tovrstna zaščita v obliki mehkih zaganjalnikov, toda za proračun jo je potrebno izdelati sami. Uporablja se v kemičnih laboratorijih za nemoten zagon ventilatorja, hladilne tekočine.
Razlogi za uporabo v mlinčku
Zaradi konstrukcijskih lastnosti pri zagonu kotne brusilke prihaja do velikih dinamičnih obremenitev delov orodja. Z začetnim vrtenjem diska je os menjalnika odvisna od vztrajnosti:
- Inercialni kreten lahko iztrga mlinček iz rok. Ogroža življenje in zdravje, saj je to orodje zelo nevarno in zahteva dosledno upoštevanje varnostnih predpisov.
- Ob zagonu se pojavi prekomerni tok (Istart = 7 * Inom). Prezgodnja obraba ščetk, pregrevanje navitij.
- Menjalnik se obrabi.
- Uničenje rezila.
Nekonfigurirano orodje postane zelo nevarno, saj obstaja verjetnost škode za zdravje in življenje. Zato jo je treba zaščititi. Za to bodo z lastnimi rokami naredili mehak zaganjalnik električnega orodja.
Ustvarjanje naredi sam
Za proračunske modele kotne brusilke in drugo orodje morate sestaviti svoj mehki zaganjalnik. To ni težko storiti, saj zahvaljujoč internetu lahko najdete ogromno število shem. Najenostavnejši in hkrati učinkovit je univerzalni mehki zaganjalnik na triaku in mikrovezju.
Ko vklopite brusilnik ali drugo orodje, poškodbe navitij in menjalnika orodja, povezane z močnim zagonom. Radioamaterji so našli pot iz tega položaja in ponudili preprost nemoten zagon električnega orodja z lastnimi rokami (shema 1), sestavljenega v ločenem bloku (prostora je zelo malo).
Shema 1 - Shema mehkega zagonskega orodja.
Mehki zaganjalnik »Naredi sam« je izveden na podlagi KR118PМ1 (fazna regulacija) in pogonske enote na triacs. Glavni vrhunec naprave je njegova vsestranskost, saj jo je mogoče povezati s katerim koli električnim orodjem. Namestiti je ne le enostavno, ampak tudi ne potrebuje predhodne konfiguracije. V bistvu priključitev sistema na instrument ni zapletena in je nameščena v reži napajalnega kabla.
Značilnosti modula za mehki zagon
Ko je brusilnik vklopljen, se na KR118PM1 uporabi napetost in na krmilnem kondenzatorju (C2) se gladko poveča napetost, ko se polnjenje poveča. Tiristorji, ki se nahajajo v čipu, se postopoma odpirajo z določenim zamikom. Triac se odpre s pavzo, ki je enaka zamiku tiristorjev. Za vsako naslednje obdobje napetosti pride do postopnega zmanjševanja zamude in orodje se gladko zažene.
Čas nastavitve je odvisen od zmogljivosti C2 (pri 47 mikronih je začetni čas 2 sekundi). Ta zamuda je optimalna, čeprav jo je mogoče spremeniti s povečanjem zmogljivosti C2. Po izklopu kotne brusilke (kotnega brusilnika) se kondenzator C2 zaradi upora R1 (čas izpraznjenja približno 68 sekund pri 68k) izprazni.
To vezje za prilagajanje hitrosti motorja je mogoče nadgraditi z zamenjavo R1 s spremenljivim uporom. Ko se vrednost upora spremenljivega upora spremeni, se moč elektromotorja spremeni. Upor R2 opravlja funkcijo krmiljenja jakosti toka, ki teče skozi vhod triačnega VS1 (zaželeno je zagotoviti hlajenje s pomočjo ventilatorja), kar je krmiljenje. Kondenzatorji C1 in C3 se uporabljajo za zaščito in nadzor čipa.
Triac je izbran z naslednjimi lastnostmi: največja neposredna napetost je do 400–500 V, najmanjši prenosni tok skozi priključke mora biti najmanj 25 A. Pri mehkem zagonu po tej shemi lahko rezerva moči znaša od 2 kW do 5 kW.
Tako je za povečanje življenjske dobe orodij in motorjev potrebno nemoten zagon. To je posledica konstrukcijske značilnosti asinhronih in kolektorskih vrst elektromotorjev. Ob zagonu pride do hitre porabe toka, zaradi česar pride do obrabe električnih in mehanskih delov. Uporaba mehkega zaganjalnika vam omogoča, da električno orodje zavarujete zaradi skladnosti z varnostnimi predpisi. Pri nadgradnji orodja je mogoče kupiti že pripravljene modele, pa tudi sestaviti preprosto in zanesljivo univerzalno napravo, ki se ne le razlikuje, ampak celo presega nekatere tovarniške mehke zaganjalnike.