Плавный пуск для асинхронного двигателя своими руками

Владельцы ручного электроинструмента, как любители так и профессионалы, часто сталкиваются с его поломками. Не всегда это происходит по вине пользователя. Есть особенности, из-за которых это происходит вне зависимости от внешних факторов. Это зависит от технического совершенства изделия, его цены и области применения. Значительной части неисправностей можно избежать даже при использовании недорогих электроинструментов, если выполнить их несложную доработку, например, сделать плавный пуск.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы, имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров, выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Пуск и его характеристики

Свойства электрических приводов определяются всеми четырьмя перечисленными выше группами характеристик: пусковыми, рабочими, механическими и регулировочными. Пусковые определяют работу эл/привода от включения до перехода к установившемуся режиму работы. При запуске коллекторного двигателя необходимо обеспечить выполнение следующих условий:

• стартовый момент КД должен быть больше моментной величины статической нагрузки; в случае их равенства разгон прекращается;
• максимальная токовая нагрузка и моментная величина на старте должны находиться в диапазоне допустимых пределов.

В соответствии с условиями работы щеточного контакта допустимое токовое значение составляет 2,5 IN – для приводов мощностью до 5 кВт и 1,5-2,0 IN – для более мощных эл/моторов. Согласно ограничениям питающей сети или ускорений механизма, допустимые показатели тока и момента могут быть еще более снижены. Но чрезмерно малое значение стартовых величин также нежелательно по причине снижения начального момента и затягивания процесса разгона.

Любой запуск начинается с режима короткого замыкания, при котором роторная обмотка включена в сеть, а сам вал неподвижен. То есть электродвижущая сила равна нулю. В этом случае токовый показатель цепи якорного механизма определяется в соответствии с законом Ома:

Iкз = U/ra

Поскольку на естественной характеристике электросопротивление якоря очень мало, величина пусковой токовой нагрузки равна: Iкз = (10–15) IN. В отдельных случаях она может превышать номинальное значение в сорок раз. Такая нагрузка опасна для эл/двигателя, поскольку может вызвать «круговой огонь» на коллекторе и развить чрезмерно большой пусковой момент, оказывающий ударные воздействия на вращающиеся части механизма. Помимо этого Iкз

вызывает резкое падение сетевого напряжения, что негативно влияет на других потребителей сети.

Из приведенного выше уравнения следует, что плавный пуск коллекторного мотора осуществляется или снижением напряжения на обмотке якоря, или увеличением эл/сопротивления. При сетевом питании применяют включение пускового сопротивления. Для этого в электроцепь якоря вводят внешнее эл/сопротивление Rпр

в виде резистора, что выражается формулой:

Iкз = U/(Rпр + ∑r).

Параметры Rпр

подбирают таким образом, чтобы
Iкз
не превысил допустимых токовых величин. Выбранное эл/сопротивление удовлетворяет условиям только начального пуска. Как только ротор начинает вращаться, в его электроцепях индуцируется ЭДС, ограничивающая токовый параметр ротора. Одновременно это вызывает уменьшение начального момента. Поэтому принимают меры для уменьшения
Rпр
путем включения резистора переменного эл/сопротивления, называемого пусковым реостатом. Реостат имеет ступенчатую регулировку и позволяет изменять эту характеристику от максимального до минимального значения.

Запуск электроприводов мощностью 0,7-1,0 кВт при условии их включения без нагрузки осуществляют непосредственным включением в сеть. Безреостатный старт для маломощного электрооборудования опасности не представляет. Это объясняется относительно невысоким стартовым током, который благодаря повышенному эл/сопротивлению роторной обмотки и небольшим вращающимся массам превышает номинальный параметр в три-пять раз. К тому же продолжительность разгона такого типа мотора также невелика и действие Iкз

кратковременно.

Вторым способом запуска – регулированием напряжения – пользуются только при наличии индивидуального источника электроэнергии, допускающего регулирование подводимого к приводу напряжения. Примером может быть система «преобразователь-двигатель». Этот метод применяется для эл/моторов средней и большой мощности.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

1. Плавное увеличение нагрузки.
2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Рабочий цикл и его характеристики

Полный рабочий цикл любого электропривода можно разделить на четыре технологических этапа:

• пуск, в течение которого скорость вращения вала/якоря увеличивается от нуля до требуемого показателя;
• рабочий, во время которого мотор работает при неизменном напряжении на зажимах роторной цепи и электроцепи возбуждения;
• регулирования, когда осуществляется воздействие на внутренние цепи (якорного блока или возбуждения) с целью изменения оборотов вала;
• остановки, характеризуемой снижением скорости до нуля.

Согласно приведенной структуре цикла выделяют пусковые, рабочие, регулировочные и тормозные характеристики. Стартовый этап рассматривают относительно параметров пускового момента, тока, продолжительности процесса, стоимости дополнительных устройств и затрат электроэнергии. При этом обеспечивают максимально плавный пуск коллекторного мотора. Основными характеристиками механической энергии эл/двигателя являются вращающий момент и скорость вращения.

Рабочий период оценивается совокупностью зависимостей, включая частоту оборотов вала, токовых параметров привода в роторной электроцепи, полезного вращающего момента, КПД от полезной мощности КД при неизменном напряжении питания и токе в обмотке возбуждения. Регулировочные характеристики определяются пределами, ступенями и способом изменения скоростных параметров. Возможность плавного регулирования оборотов электрической машины в широком диапазоне является одним из самых ценных качеств этой категории электрооборудования. Тормозной режим роторного механизма при отключении питания происходит за счет сил трения. Для ускорения остановки мощных эл/машин реализуют один из способов торможения посредством создания тормозного момента, направленного против вращения якоря.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ . Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Модификация для болгарок интерскол с симистором на 15 А

Плавный пуск для прибора с симисторами на 15 А считается универсальным и часто встречается у видов невысокой мощности. Отличие приборов заключается в маленькой проводимости. Схема (устройство) такого пуска предполагает использование трансиверов определенного типа, которые работают при частоте сорок Гц. У многих видов применяются компараторы. Такие детали ставятся с фильтрами. Номинальное напряжение у пускателей начинается от 200 В.

Пускатели для болгарок с симистором на 20 А

Приборы с симисторами на 20 А подойдут для профи болгарок. У многих видов используются специальные резисторы. В первую очередь они могут функционировать при высокой частоте. Макс температура пускателей равна пятидесяти пяти градусам. У большинства приспособлений отлично защищен корпус. Классическая схема предполагает использование 3 контакторов емкостью от тридцати пФ. Мастера считают, что приборы выделяются своей проводимостью.

• Самая маленькая частота у пускателей где-то тридцать пять Гц. Функционировать они могут в сети постоянного тока. Подключение модели выполняется через переходники. Для моторов на двести Вт прекрасно подойдут такие устройства. Фильтры очень часто ставятся с триодами. Показатель чувствительности у них равен 300 мВ и не более.
• Довольно часто могут встретиться специальные компараторы с системой защиты. Если разбирать зарубежные модели, то у них есть интегральный преобразователь, который ставится с изоляторами. Проводимость тока производится на отметке пять мк. При сопротивлении сорок Ом модель может долго держать большие обороты.

Модели на болгарку 600 Вт

• Для инструментов на 600 Вт, используют пускатели с контактными симисторами, у них перегрузка не выше десяти А. Также помните, что есть множество приборов с обкладками. Они хороши своей защищенностью и не будут в страхе от повышения температурного режима. Мин частота для устройств на 600 Вт равна 30 Гц. При этом сопротивление будет зависеть от поставленного триода. Если он используется линейного типа, то вышеуказанный параметр не превысит 50 Ом.
• Если рассказывать про дуплексные триоды, то сопротивление при серьезных оборотах может дойти до 80 Ом. Совсем редко у моделей могут встретиться стабилизаторы, которые работают от компараторов. В большинстве случаев, они закрепляются сразу на модули. Некоторые виды создаются с проводными транзисторами. У них самая маленькая частота начинается от пяти Гц. Они боятся перегрузки, но могут поддерживать огромные обороты при напряжении 220 вольт.

Устройства для болгарок на 800 вольт

Приспособления на 800 Вт могут функционировать с пускателями маленькой частоты. Симисторы частенько используются на пятнадцать А. Если разбирать схему моделей, то нужно заметить, что у них используют специальные транзисторы, у которых пропускная способность тока начинается от 45 мк. Конденсаторы применяются с фильтрами и без них, а емкость у деталей равняется не более трех пФ. Также стоит знать, что пускатели могут отличаться по чувствительности. Ушм с регулировкой оборотов и плавным пуском. УШМ Makita GA5030. Болгарка «Макита» с регулированием оборотов является одной из самых популярных моделей. Диапазон регулировки вращения — полностью будет зависеть от максимального диаметра насадки.

Помните, что есть большая вероятность поломки электродвигателя и поломки устройства после того, как произведен не мягкий, пуск, а резкий, рывками. Поэтому лучше сделать ограничитель, выполняя ограничения можно напрямую обезопасить двигатель. Еще в приспособлении должен быть коллекторный двигатель, а не асинхронный, чтобы все можно было спокойно отключить. Блок нужен для поступления питания переключающих реле.

Ну и главное, кнопка для пуска должна быть правильно установлена, а еще лучше взглянуть на электросхему перед созданием собственного устройства. Ремонт моделей кр1182пм1, xs, 12, d3, лучше выполнять тщательно, ведь такие устройства стоят дорого.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Читать также: Почему светится индикаторная отвертка

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Все что для этого нужно — маленькая коробочка плавного пуска стоимостью около 200 рублей. Например такой марки как KRRQD12A.

Общеизвестно, что далеко не всякий инструмент снабжен подобными схемами плавного пуска. В основном они идут в дорогих моделях известных брендов Bosch, Hilti, DeWalt. Причем как в сетевой линейке, так и в аккумуляторной.

Электроинструмент без такого устройства имеет кучу недостатков:

искрение якоря на коллекторе с выгоранием ламелей якоря

выгорание щеток и более быстрое их стачивание

чаще выходят из строя обмотки ротора и статора

токовый бросок в общую электросеть

удары шестерней друг о друга и более быстрое их срабатывание

опасный рывок при запуске, вырывающий инструмент из рук и повышающий травмоопасность

При работе с торцевой пилой имеющей ПП, диск не будет сбиваться с подготовленной точки реза. Что немаловажно для непрофессиональных столяров.

Если у вас на даче или в доме на начальном этапе строительства еще нет электроэнергии и вы пользуетесь генератором, то рано или поздно поймете, что без БПП (блока плавного пуска) с резкими начальными токами, генератор долго не протянет. Поэтому такая штука способна сберечь не только инструмент, но и аварийные источники питания.

Можно конечно самостоятельно встроить БПП во внутрь той же болгарки или торцовки, однако разбирать технику и ковыряться во внутренностях охота далеко не каждому.

Плюс ко всему прочему, вскрытие нового корпуса влечет за собой потерю гарантии. Поэтому лучшее применение для блока KRRQD12A – это внешнее подключение.

Данная коробочка рассчитана на ток 12 Ампер.

Есть и более мощная модель на 20А.

Что характерно, габариты у них одинаковые, а разница в цене пару десятков рублей.

Казалось бы лучше взять ее, но для стандартной розетки в 16А более выгоден первый вариант. Не будет желания подключать более мощную нагрузку и тем самым подпалить все контакты.

Мастера самоделкины конечно собирают подобные схемки и своими руками, на основе тиристоров ВТА 12-600 или других, конденсаторов, динистора и парочки мелких резисторов. Примеров схем в интернете можно найти множество.

Но рядовому пользователю инструмента, гораздо проще все это купить в уже готовом компактном корпусе. Заказать подобный блок можно по ссылке отсюда.

Кстати будьте внимательны, есть похожие устройства, но с тремя проводками. Например XS-12/D3.

Или другие модели внешне похожие на KRRQD.

Но они собраны на несколько другом принципе и их нужно устанавливать после кнопки ПУСК, в самом инструменте. Напряжение на них должно подаваться только в момент замыкания пусковой кнопки болгарки и сразу исчезать после ее отпускания.

Читать также: Что такое ширина зева гаечного ключа

Схема подключения на них следующая:

Фаза подается на контакт «А», ноль на «С». Далее фаза выходным проводом управления идет на двигатель (это как раз третий проводок).

В двухпроводном блоке такого нет, так как подключается он в разрыв цепи, и напряжение (разность потенциалов) к нему прикладывается только в момент пуска и работы инструмента.

Еще один момент – так называемый электрический тормоз или тормозная обмотка на торцовках. С 3-х проводным внешним УПП он может не работать, а вот с 2-х проводной моделью будет.

Самое главное требование для такой розетки – это ее мобильность. Поэтому вам понадобится переноска.

С помощью нее можно будет плавно запускать инструмент в любом месте – в гараже, на даче, при строительстве своего дома на разных участках стройплощадки.

Первым делом переноску нужно разобрать.

Основные провода питания в ней могут быть либо припаяны, либо подсоединены на винтовых зажимах.

В зависимости от этого, также будет происходить и подключение вашей дополнительной розетки. Это должна быть именно дополнительная розетка возле переноски, чтобы иметь возможность одновременно подключать инструмент в разных режимах.

Кстати, если вы по ошибке включите болгарку или циркулярку, имеющие заводской встроенный плавный пуск в розетку, также снабженной таким УПП, то на удивление все будет работать. Единственный момент – получится задержка запуска пилы или оборотов диска на пару секунд, что не очень удобно в работе и без привычки может озадачить.

Вот реальные испытания такого подключения, проведенные одним мастером с ютуб BaRmAgLoT777. Его комментарий после таких опробований на гравере типа Dremel, дреле Bosch, фрезере Makita, циркулярной пиле Интерскол:

Далее для сборки розетки берете многожильный медный провод сечением 2,5мм2 и зачищаете его концы.

После чего необходимо залудить контактную площадку на переноске, куда будет припаиваться этот провод.

Надежно припаиваете жилы кабеля к этим площадкам.

Аккуратно укладываете провода и закрываете удлинитель.

Берете квадратную наружную розетку для установки на внешней поверхности стен, и в ее корпус примеряете блок плавного пуска. Так как он имеет компактные прямоугольные размеры, то должен поместиться туда без особых проблем.

Монтируете и закрепляете корпус розетки на одной площадке с удлинителем.

Он устанавливается на какой-то один из проводов.

Также для этого БПП, нет никакой разницы с какой стороны сделать вход, а с какой выход. Скрутки пропаиваются и изолируются термоусадкой.

После чего, все внутренности розетки собираются в корпус и остается всю конструкцию закрыть крышкой.

На этом вся переделка переноски и изготовление розетки можно считать завершенной. По времени это займет у вас не более 15 минут.

Если не хотите собирать громоздкую конструкцию из отдельной переноски + дополнительной розетки к ней, данное устройство плавного запуска можно собрать в одной каучуковой розетке вот такой формы.

Называется она – розетка с защитной крышкой переносная – РБп13-1-0м.

Блок KRRQD12A в ней прекрасно умещается внутри и ничему не мешает.

Подключив к ней длинный кабель КГ с вилкой, получите готовую розетку с БПП, дополнительно играющую роль удлинителя.

С такой розеткой пыле влагозащищенного исполнения, можно спокойно работать на улице, не боясь дождя, снега и посторонних брызг воды.

В обоих случаях у вас получится компактное мобильное устройство плавного пуска, через которое вы сможете подключать любой инструмент с двигателем мощностью до 2,5кВт.

Конечно инструмент без такого ПП может и проживет много лет, если производитель в нем изначально заложил повышенный запас прочности. Примером могут служить советские дрели.

Многие из них передавались по наследству в рабочем состоянии. Но сегодня такой подход к инструменту далеко не у каждого производителя. Скорее даже наоборот, экономят на всех комплектующих, удешевляя производство.

И логика здесь проста – скорее сгорит, быстрее придут за новым. Ресурс 5-10 лет для одних считается хорошим сроком. Для других же это не приемлемо.

Инструментом мастер должен работать так, чтобы в нем приходилось только периодически менять щетки, смазку и не забывать чистить. С вышеприведенной розеткой это вполне может стать для вас реальностью.

Устройство плавного пуска ABB PSR-25-600

Всем привет! Сегодня будет статья, в которой показан реальный пример использования устройства плавного пуска (мягкого пускателя) на практике. Плавный пуск электродвигателя установлен мною на реальном устройстве, приводятся фото и схемы.

Что это за устройство, я ранее подробно рассказывал в статье про мягкий пускатель. Напоминаю, что мягкий пускатель и устройство плавного пуска суть одно и то же устройство. Названия эти берутся от английского Soft Starter. В статье я буду называть этот блок и так, и эдак, привыкайте). Информации по устройствам плавного пуска в интернете достаточно, рекомендую также почитать здесь.

Моё мнение по пуску асинхронных двигателей, подтвержденное многолетними наблюдениями и практикой. При мощности двигателя более 4 кВт стоит подумать, чтобы обеспечить плавный разгон двигателя. Это нужно при тяжелой, инерционной нагрузке, которая как раз и подключается на вал такого двигателя. Если двигатель используется с редуктором, то ситуация полегче.

Простейший и самый дешевый вариант плавного пуска – вариант с включением двигателя через схему “Звезда-Треугольник”. Более “плавные” и гибкие варианты – устройство плавного пуска и преобразователь частоты (в народе – “частотник”). Есть ещё древний способ, который уже почти не применяется – двухскоростные двигатели.

Кстати, верный признак того, что двигатель питается через частотник – хорошо слышимый писк с частотой около 8 кГц, особенно на низких оборотах.

Я уже использовал устройство плавного пуска от Schneider Electric, был такой положительный опыт в моей деятельности. Тогда нужно было плавно включать/выключать длинный круговой конвейер с заготовками (двигатель 2,2 кВт с редуктором). Жаль, что фотоаппарата тогда не было под рукой. Но в этот раз всё рассмотрим очень детально!

Создание своими руками

Для недорогих моделей угловой шлифовальной машины и другого инструмента нужно собрать собственное устройство плавного пуска. Сделать это несложно, ведь благодаря Интернету можно найти огромное количество схем. Самая простая и в то же время самая эффективная — это универсальная схема плавного пуска на основе симистора и микросхемы.

При включении болгарки или другого инструмента происходит повреждение обмоток и смена инструмента, связанная с грубым пуском. Радиолюбители нашли выход из сложившейся ситуации и предложили простой плавный запуск электроинструмента своими руками (схема 1), собранным в отдельный блок (места в корпусе очень мало).

Схема 1 — Схема плавного пуска электроинструмента.

Устройство плавного пуска своими руками реализовано на базе КР118ПМ1 (фазовая регулировка) и блока питания на симисторах. Сильной стороной устройства является универсальность, ведь его можно подключить к любому электроинструменту. Его не только легко установить, он даже не требует предварительной настройки. В принципе, подключение системы к прибору несложное и устанавливается в разрыв кабеля питания.

Особенности работы модуля УПП

Когда кофемолка включена, на KR118PM1 подается напряжение, и по мере накопления заряда на управляющем конденсаторе (C2) происходит постепенное увеличение напряжения. Тиристоры в микросхеме открываются постепенно с некоторой задержкой. Симистор открывается с паузой, равной задержке тиристора. Для каждого последующего периода напряжения задержка постепенно уменьшается, и прибор запускается плавно.

Время разгона зависит от емкости C2 (при 47 мкм время запуска составляет 2 секунды). Эта задержка оптимальна, хотя ее можно изменить, увеличив емкость C2. После выключения угловой шлифовальной машины (угловой шлифовальной машины) конденсатор С2 разряжается за счет сопротивления R1 (время разряда примерно 3 секунды при 68кОм).

Эту схему регулирования скорости электродвигателя можно модернизировать, заменив R1 переменным резистором. При изменении значения сопротивления переменного резистора изменяется мощность электродвигателя. Резистор R2 выполняет функцию регулирования амплитуды тока, протекающего через вход симистора VS1 (желательно обеспечить охлаждение вентилятором), который является управляющим. Конденсаторы С1 и С3 служат для защиты и управления микросхемой.

Симистор выбирается со следующими характеристиками: максимальное прямое напряжение до 400-500 В, а минимальный ток передачи через переходы должен быть не менее 25 А. При изготовлении устройства плавного пуска по данной схеме запас мощности может варьироваться от 2 кВт до 5 кВт.

Поэтому для увеличения срока службы инструментов и двигателей необходимо плавно запускать их. Это связано с конструктивной особенностью асинхронных электродвигателей и коллекторов. При запуске ток быстро расходуется, в результате чего происходит износ электрических и механических деталей. Использование устройства плавного пуска позволяет сделать электроинструмент безопасным благодаря соблюдению правил техники безопасности. При обновлении инструмента можно купить готовые модели и собрать простое и надежное универсальное устройство, которое не только отличается, но и превосходит некоторые заводские устройства плавного пуска.

Плавный пуск широко используется для безопасного пуска электродвигателей. При запуске двигателя номинальный ток (In) превышается в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение периода работы двигателя, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно по этой причине рекомендуется проводить плавный пуск электроинструмента своими руками там, где он не предназначен.

Зачем понадобился плавный пуск двигателя

Итак, проблема — на котельной есть насосы подпитки котла водой. Всего два насоса, и включаются они по команде от системы слежения за уровнем воды в котле. Одновременно может работать только один насос, выбор насоса осуществляет оператор котельной путем переключения водяных кранов и электрических переключателей.

Насосы приводятся в действие обычными асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели 7,5 кВт включаются через обычные контакторы (магнитными пускателями). А поскольку мощность большая, то пуск очень жесткий. Каждый раз при пуске возникает ощутимый гидроудар. Портятся и сами двигатели, и насосы, и гидросистема. Иногда такое ощущение, что трубы и краны сейчас разлетятся вдребезги.

Читать также: Роторный компрессор принцип работы

Кроме того, когда котёл остывший, и в него резко подается горячая вода (так надо по технологии, около 95 °С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление.

Всего на котельной два идентичных котла, но во втором установлены частотники на насосы. Котлы (точнее, парогенераторы) вырабатывают пар с температурой более 115 °С и давлением до 14 кгс/см2.

Жаль, что конструкцией котла в электросхеме не предусмотрено было плавное включение двигателей насоса. Хотя котлы итальянские, на этом было решено сэкономить…

Повторюсь, что для плавного включения асинхронных двигателей мы имеем на выбор такие варианты:

• схема «звезда-треугольник»
• система плавного пуска (мягкий пуск)
• частотный преобразователь (инвертор)

В данном случае необходимо было выбрать тот вариант, при котором бы было минимальное вмешательство в рабочую схему управления котлом.

Дело в том, что любые изменения в работе котла должны быть обязательно согласованы с производителем котла (либо сертифицированной организацией) и с надзорной организацией. Поэтому изменения должны быть внесены незаметно и без лишнего шума. Хотя, в систему безопасности я не вмешиваюсь, поэтому тут не так строго.

Мои постоянные читатели знают, что теперь, после сдачи экзаменов в Ростехнадзоре, я имею полное право выполнять работы по КИПиА в котельной.

Плавный пуск для торцовочной пилы, что это и как сделать своими руками

Дорогостоящие инструменты не всегда актуальны для бытового использования. Но более дешевые варианты не оснащаются специальными электронными платами контроля тока, поэтому плавный пуск не предусмотрен, что часто вызывает преждевременный выход прибора из строя. Небольшая модернизация своими руками позволяет уберечь электрические пилы (циркулярки и торцовки), а также дрели, шлифовальные машинки от перегрузок, причем такая схема не столь сложна для самостоятельного повторения.

Зачем нужен облегченный пуск электроинструменту

Схема плавного пуска представляет собой малогабаритную сборку из всего 5-6 электронных компонентов на базе мощного полупроводника с управлением от микросхемы. Размеры такой платы позволяют поместить ее непосредственно в ручке электроинструмента, но модернизация не всегда перспективна из-за необходимости сохранения гарантии от производителя, а также возможности применения такого прибора для различных инструментов. Схему запуска можно сделать самому по нескольким вариантам чертежей из интернета, но проще всего для торцовки или дрели использовать уже готовые блоки, предлагаемые в продаже. Они имеют много модификаций, что требует понимания принципа мягкого запуска и получаемых преимуществ.

Замедленный пуск необходим в первую очередь торцовочным пилам, которые не снабжены блоком регулировки оборотов двигателя. Сделать плавный пуск инструмента своими руками целесообразно по ряду причин:

• Запуск мощного электродвигателя приводит к значительным скачкам в электросети (пиковым броскам), что негативно воздействует как инструмент, та и на проводку. Альтернативные источники электроэнергии, как генераторы и инверторы, в такой ситуации испытывают перегрузку и либо отключаются в автоматическом режиме, либо могут выйти из строя. Запуск через специальный модуль значительно уменьшает пик броска напряжения, что исключает вероятность перегрузки во всей цепи.
• Торцовка без плавного пуска довольно быстро выходит из строя из-за ускоренного стачивания щеток, а также возникновения электрической дуги между контактами, что создает выгорание ламелей якоря и вызывает короткое замыкание обмоток ротора и статора. Двигатель резко набирает обороты, что при существенных диаметрах пилы приводит к большим инерционным силам, которые воздействуют на смещение инструмента не только в руках, а даже на стационарных крепежах. Такой резкий запуск может привести как минимум к резке материала в незапланированном месте, как максимум – вырыванию торцовки из рук или крепления с вероятностью возникновения несчастного случая. Установка маленького блока избавляет от таких проблем.
• Замедленный разгон ротора на торцовочной пиле обеспечивает не только безопасную ее эксплуатацию, а значительно продлевает срок службы, так как в момент запуска исчезают ударные нагрузки в механической части инструмента. Шестерни в передачи не бьются между собой, а крутящий момент правильно распределяется без разрушительных последствий, что существенно снижает механическую выработку узла.

Безопасный запуск своими руками

Чтобы сделать самому плавный пуск торцовки можно воспользоваться одним из популярных способов:

• Собрать электронную схему самостоятельно по предлагаемым на интернет просторах чертежам. Этот способ больше подходит любителям электромонтажных работ, так как необходимы знания и умения по подбору компонентов и отлаживанию электронных сборок. Детали приобретаются строго по требуемым параметрам (номиналам), причем их габариты важны для минимизации смонтированной платы. Не стоит забывать, что блок будет работать под высоким напряжением, поэтому качество пайки и общий монтаж должны отвечать правилам электрической безопасности. По этой причине метод не подходит для среднестатистического домашнего мастера.
• Приобрести специализированный блок плавного пуска (БПП) и подключить его к электроинструменту. Чтобы обеспечить мягкий запуск для различных бытовых устройств с электродвигателями рекомендуется приобретенный блок разместить в удлинителе или переноске. Но, стоит учесть, что существует несколько вариантов заводских модулей для замедленного разгона, причем они не взаимозаменяемы.

Описанный способ подходит только для коллекторных двигателей, с асинхронными он не срабатывает, у них другой принцип возбуждения обмотки и для регулировки пуска требуется совершенно другой прибор. БПП рассчитан на подключение только одного потребителя, одновременное подключение нескольких приборов недопустимо.

Модификации блоков ПП

Электронные сборки для замедленного запуска выпускаются в нескольких модификациях и с различными техническими параметрами. Токопроводящая мощность может быть от 10 до 50 А и подбирается на основании данных потребителя, при этом размеры сборок несущественно отличаются. Для модернизации торцовки своими руками рекомендуется использовать блоки мощностью с запасом, это облегчает рабочий режим общей схемы и дает возможность подключения потребителей большей мощности. Самыми распространенными БПП считаются на 16 А, подходят для электродвигателей до 3 кВт – это максимальная мощность для бытовых электроинструментов.

БПП отличаются по структуре и способу подключения:

• Модификация с тремя контактами (проводами).

Выбор устройства плавного пуска

Для начала посмотрим на шильдик двигателя:

Двигатель насоса, который подключается к схеме плавного пуска

Мощность двигателя – 7,5 кВт, обмотки соединены в схему “треугольник”, номинальный потребляемый при этом ток – 14,7А.

Вот как выглядела система пуска (“жёсткая”):

Система прямого пуска двигателей насосов

Напоминаю, что у нас два двигателя, и запускаются они контакторами 07КМ1 и 07КМ2. Контакторы снабжены блоками дополнительных контактов – для индикации и контроля включения.

В качестве альтернативы было выбрано устройство плавного пуска ABB PSR-25-600. Его максимальный ток – 25 Ампер, так что запас у нас хороший. Особенно, если учесть, что работать придётся в тяжелых условиях – количество пусков/стопов, высокая температура. Фото – в начале статьи.

Вот наклейка на софтстартере с параметрами:

Переноска с плавным пуском на базе блока KRRQD12A

Один из вариантов переноски с БПП для подключения электроинструмента – использование электронного блока KRRQD12A. Для модернизации понадобится:

• непосредственно сам электронный блок;
• удлинитель (заводской или самодельный);
• паяльник с припоем;
• розетка для наружного монтажа;
• кусок провода ПВС 3 × 2,5;
• нож;
• изолента или термоусадка;
• кусок фанеры или доски.

Процесс модернизации удлинителя

Установка софтстартера

Примерил для начала:

Пробная установка блока плавного пуска

По высоте подходит один в один, по ширине тоже, только длина чуть больше, но место есть.

Теперь вопрос по цепям управления. Контакторы в исходной схеме включались напряжением 24 VAC, а наши АББ управляются напряжением минимум 100 VAC. Налицо необходимость промежуточного реле либо изменения напряжения питания цепи управления.

Однако, на официальном сайте ABB я нашёл схему, где показано, что это устройство способно работать и при 24 VAC. Попытал счастья – не получилось, не запускается…

Что же, ставим промежуточное реле, которое приводит напряжение к нужному уровню:

Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей

Вот с другого ракурса:

Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей

Вот и всё. Промежуточные реле обозвал 07КМ11 и 07КМ21. Кстати, они также нужны и для дополнительных цепей. Через них включаются индикаторы, и сухие контакты для внешнего устройства (пока не используются, в старой схеме – оранжевые провода).

Когда хотел управление использовать напрямую, без реле (24 VAC), планировал индикаторы включения пустить через контакты Com – Run, которые теперь остались неиспользованные.

Схемы плавного пуска

Вот исходная схема.

Схема жесткого пуска двигателей, через контакторы (исходная)

А вот как нехитро я изменил схему:

Схема с плавным пуском двигателей на софтстартерах

По настройкам – коротко. Тут три регулировки – время разгона, время замедления, и начальное напряжение.

Можно было бы использовать одно устройство плавного пуска, и контакторы выбора двигателя (переключать одно устройство на два двигателя). Но это усложнит и сильно изменит схему, и понизит надежность. Что для такого стратегического объекта, как котельная, очень важно.

Как плавно запустить двигатель?

Существует пять основных методов плавного пуска.

Высокий крутящий момент может быть создан путем добавления внешнего сопротивления в цепь ротора, как показано на рисунке.

С помощью включения в схему автоматического трансформатора можно поддерживать пусковой ток и крутящий момент за счет уменьшения начального напряжения. Смотрите рисунок ниже.

• Прямой запуск – это самый простой и дешевый способ, потому что асинхронный двигатель подключен напрямую к источнику питания.
• Соединения по специальной конфигурации обмоток – способ применим для двигателей, предназначенных для эксплуатации в нормальных условиях.

Использование УПП – это наиболее передовой способ из всех перечисленных методов. Здесь полупроводниковые приборы, такие как тиристоры или тринисторы, регулирующие скорость асинхронного двигателя, успешно заменяют механические компоненты.

Осциллограммы напряжения

Орешек знанья твёрд, но всё же мы не привыкли отступать! Нам расколоть его поможет киножурнал «Хочу всё знать!»

Собрать схему отверткой всякий может. А для тех, кто хочет увидеть напряжение и понять, какие реальные процессы происходят, без осциллографа не обойтись. Публикую осциллограммы на выходе 2Т1 устройства плавного пуска.

Двигатель выключен. Чистый синус.

Не правда ли, логическая нестыковка – двигатель выключен, а напряжение на нём есть?! Это особенность некоторых устройств мягкого пуска. Неприятная и опасная. Да, на двигателе есть напряжение 220В, даже когда он стоит.

Дело в том, что управление происходит только по двум фазам, а третья (L3 – T3) подключена к двигателю напрямую. А так как тока нет, то на всех выходах устройства действует напряжение фазы L3, которое проходит через обмотки двигателя. Та же ерунда бывает и в трехфазных твердотельных реле, вот моя статья.

Будьте осторожны! При обслуживании двигателя, подключенного к устройству мягкого пуска, отключайте вводные автоматы, и проверяйте отсутствие напряжения!

Запуск. Тиристоры режут фазу нещадно.

Поскольку нагрузка индуктивная, то синусоида не только режется на куски, но и сильно искажается.

Помеха прёт, и это надо учитывать – возможны сбои в работе контроллеров и другой слаботочки. Чтобы это влияние уменьшить, надо разносить и экранировать цепи, устанавливать дроссели на входе, и др.

Двигатель почти включен. Около 90% от энергии синуса.

Фото сделано да пару секунд до того, как включился внутренний контактор (байпас), который подал полное напряжение на двигатель.