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비동기 모터용 소프트 스타터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
비동기 전기 모터용 소프트 스타터 개발에 대한 무선 아마추어의 관심은 약해지지 않았습니다. 모두 새로운 디자인이 있습니다. 그들 중 하나는 독자들에게 제공됩니다. 예를 들어 [1182]에 설명된 KR1PM1 칩을 기반으로 하는 소프트 스타터는 상당한 인기를 얻었습니다. 그러나이 마이크로 회로에는 회로를 강제로 복잡하게 만들지 않고도 원하는 결과를 얻을 수 없는 기능이 있습니다. 그 중 첫 번째는 276V 이하의 최대 주전원 전압입니다. 이것은 분명히 XNUMX상 전기 모터에 충분하지 않습니다. 전류가 위상 사이가 아니라 각 위상과 중립 사이에 흐르도록 고정자의 "별"의 중간점을 제로화해야 합니다. 그러나이 경우 XNUMX 상 모두의 전류를 조절해야합니다. 그렇지 않으면 전체 시동 시간 동안 정격 전류를 여러 번 초과하는 전류가 권선 중 하나를 통해 흐릅니다. 그리고 중간점이 분리된 "스타" 권선을 켤 때 전류를 두 단계로만 조절하는 것으로 충분합니다. 두 번째 기능은 KR1182PM1 칩 자체를 통한 방전 전류가 매우 작고 장치가 다소 오랜 시간이 지난 후에야 엔진을 다시 시작할 준비가 되기 때문에 타이밍 커패시터를 강제로 방전하기 위한 외부 회로가 필요하다는 것입니다. 나는 최근에 나만의 소프트 스타터를 개발하기로 결정했습니다. 나는 즉시 마이크로컨트롤러를 사용하지 않기로 결정했고, 2을 통한 전류 통과를 결정하기 위한 노드 없이(예: [XNUMX]에서와 같이) 위상 시퀀스에 둔감하게 만들었습니다.
제안된 장치의 구성은 Fig. 1. 3개의 기능 블록으로 구성되어 있습니다. 그 중 두 개는 동일하며 광 커플러에 의해 제어되는 부하의 유효 전압 값의 트라이 액 조정기입니다. 대칭 dinistor VS4 및 VS1167 (보다 정확하게는 이러한 dinistor의 아날로그-KR1KPXNUMXB 미세 회로)를 사용하면 조정기를 크게 단순화 할 수 있습니다. 세 번째 블록은 두 레귤레이터를 동시에 제어하여 시작 프로세스 중에 모터에 적용되는 전압의 유효 값에 필요한 변경 법칙을 형성합니다. 이를 위해 조정기를 제어하는 광 커플러 U1-U4의 방출 다이오드를 통해 흐르는 전류를 적절하게 변경합니다. 이 광 커플러의 포토 다이오드는 광전지 모드에서 작동하며 생성되는 전압은 점차 트랜지스터 VT1 및 VT2를 엽니 다. 동시에 트랜지스터의 저항이 감소하여 주전원 전압의 각 반주기에서 커패시터 C7 및 C8은 dinistor VS3 및 VS4의 개방 전압까지 점점 더 적게 충전 할 시간이 있습니다. 시간. 따라서, 각 반주기의 트라이악 VS1 및 VS2는 더 일찍 열리고 더 많은 반주기가 모터 M1의 권선에 들어갑니다. 불행히도 이러한 조정기를 사용할 때 모터 권선의 최대 전압은 네트워크 전압보다 20 ~ 25V 적습니다. 따라서 시동 프로세스가 끝날 때 작동하고 트라이 액 VS1 및 VS1의 전극 2 및 1를 접점과 연결하는 릴레이 K2이 제공됩니다. 이는 또한 엔진 작동 모드에서 소프트 스타터의 열 발생을 감소시킵니다. 제어 장치는 퀀칭 커패시터 C1과 다이오드 브리지 VD2-VD5의 정류기를 통해 20상 네트워크의 위상 중 하나에서 전원을 공급받습니다. 브리지 출력의 전압이 주 전압에 비해 무시할 만하다는 점을 감안할 때 정류기는 전류 소스로 간주 될 수 있으며 그 값은 약 1mA이고 커패시터 CXNUMX의 리액턴스에 의해 설정되며 실제로 부하와 독립적입니다 . 저항 R5는 장치가 네트워크에 연결되는 순간 커패시터 C1의 충전 전류 펄스를 제한합니다. 이 저항을 회로 기판 표면 위 5.7mm 높이에 설치하는 것이 좋습니다. 그러면 (예를 들어 Cl 커패시터 고장으로 인해) 소진되면 보드가 손상되지 않습니다. 네트워크에서 분리된 후 커패시터 C6을 방전하려면 저항 R1이 필요합니다. 커패시터 C5는 리플을 부드럽게 합니다. 광 커플러 U1, U2 및 U3, U4의 직렬 방출 다이오드로 구성된 두 회로는 일정한 저항 R2 및 트리머 R1을 통해이 커패시터의 양극 단자에 연결됩니다. 방사 다이오드를 통과하는 전류는 이러한 저항의 저항과 일정한 정류 전류로 다이오드 브리지 VD2-VD5에 의해 정류되는 전압 값에 따라 정류기의 부하 저항에 따라 달라집니다. 이 부하의 첫 번째 부분은 발광 다이오드 회로입니다. 두 번째 부분은 두 개의 직렬 연결된 병렬 일체형 스태빌라이저 DA1 및 DA2로 구성됩니다. 사용 가능한 20mA가 통합 조정기를 통해 더 많이 흐를수록 발광 다이오드에 더 적게 남습니다. 스태빌라이저 DA1은 커패시터 C4가 충전됨에 따라 캐소드-애노드 섹션의 저항이 부드럽게 증가하고 이를 통과하는 전류가 감소하는 방식으로 포함됩니다. 이 경우 광 커플러의 방출 다이오드를 통한 정류 전압 및 전류가 점차 증가합니다. 안정기 DA2는 스위치 SA9의 접점을 닫은 후 매우 빠르게 달성되는 이 전압의 초기 값(트리머 저항 R1에 의해 설정됨)을 설정합니다. 튜닝 저항 R7의 저항과 커패시터 C4의 커패시턴스에 의해 설정된 속도로 전압의 추가 증가가 원활하게 발생합니다. 초기 전압을 설정해야 하는 이유는 무엇입니까? 사실 모터 권선의 전압이 너무 낮으면 전류가 이미 권선을 통해 흐르고 있고 샤프트는 여전히 움직이지 않습니다. 이 경우 모터가 윙윙 거리고 권선이 가열됩니다. 이러한 바람직하지 않은 모드를 방지하기 위해 샤프트 회전의 즉각적인 시작을 보장하는 초기 전압 설정이 제공됩니다. 이 전압에 필요한 값은 샤프트의 기계적 부하에 따라 크게 달라지므로 튜닝 저항 R9를 사용한 조정은 실제 엔진 작동 조건에서 수행해야 합니다. 엔진 시동 프로세스가 완료되면 다이오드 브리지 VD2-VD5의 정류기 부하의 세 번째 부분이 작동하기 시작합니다. 제너 다이오드 VD1과 옵토 커플러 U5의 방사 다이오드가 직렬로 연결됩니다. 브리지 출력의 전압이 제너 다이오드의 안정화 전압(24V)에 도달하면 후자의 저항이 급격히 감소합니다. 그것과 옵토 커플러 U5의 방출 다이오드를 통해 전류가 흐르기 시작합니다. 옵토 커플러의 포토 디스터가 열리고 릴레이 K1이 활성화되어 트라이 액 VS1 및 VS2를 접점으로 분류합니다. 지금부터 모터 M1은 전체 주전원 전압을 받습니다. 3OD101V 옵토커플러는 재고가 있어서 U1-U4 옵토커플러로만 사용했습니다. 하나의 옵토커플러의 포토다이오드에서 생성된 전압이 트랜지스터를 열기에 부족했기 때문에 옵토커플러의 수를 두 배로 늘렸습니다. 각 쌍의 방출 다이오드와 광 다이오드는 모두 직렬로 연결됩니다. 다른 다이오드 광커플러에 대한 실험은 수행되지 않았습니다. 그들도 맞을 가능성이 있습니다. 듀얼 다이오드 옵토커플러(예: AOD134AS)와 하나의 발광 다이오드(예: AOD176A)로 조명되는 XNUMX개의 포토다이오드를 포함하는 옵토커플러가 있습니다. 시도해 볼 가치가 있습니다. 2SC4517 트랜지스터의 대체품을 선택할 때 최대 컬렉터-에미터 전압에 주의를 기울여야 합니다. 600V 이상이어야 한다. 트라이악 VS1, VS2의 오프 상태에서의 최대 전압도 마찬가지이다. 이 장치의 트랜지스터 2SC4517은 방열판 없이 사용할 수 있습니다. 트라이 액에서 열을 제거해야하는지 여부는 전기 모터의 전원과 켜는 빈도에 따라 다릅니다. 1V, 64Hz용 코일이 있는 릴레이 K3 - RP-220 [50]. 예를 들어 릴레이 R20-3022-96-5230 [4] 두 그룹의 상시 개방 접점과 230V AC 코일로 교체할 수 있습니다. 커패시터 C2 및 C3은 필름 커패시터입니다. KR1167KP1B 마이크로 회로는 가져온 DB3 대칭 디니스터로 교체할 수 있습니다.
소프트 스타터 설정은 두 조절기의 균형을 맞추는 것부터 시작해야 합니다. 그러기 위해서는 Fig. 2, M220 전동기 대신 1V 220W 백열등 40.60개를 연결하여 4V의 단상 전압을 인가한다. 커패시터 CXNUMX의 단자는 점퍼로 닫아야 합니다. 공급 전압을 적용한 후 트리머 저항 R9를 램프 글로우의 최소 밝기로 설정하고 트리머 저항 R1을 사용하여 동일한 글로우 강도를 얻습니다. 전원을 끈 후 커패시터에서 점퍼를 제거하고 장치를 다시 켜서 커패시터 C5의 전압을 모니터링하십시오. 25.26V에 도달하면 릴레이 K1이 작동해야 합니다. 이것으로 모든 것이 정상이면 램프의 전압을 확인할 수 있습니다. 릴레이 K1이 활성화되기 전에는 190V 이상이어야 합니다. 램프의 전압이 낮으면 저항 R2의 저항을 줄일 수 있지만 광 커플러 U1-U4의 최대 허용 제어 전류가 초과하지 않았습니다. 이제 전기 모터를 장치에 연결하고 7상 전압을 적용할 수 있습니다. 제 생각에는 모터의 최소 전압 상승률(다이어그램에 따라 상단 위치에 있는 R9 트리밍 저항기 엔진)과 최소 시작 전압(RXNUMX 트리밍 저항기)에서 원하는 가속 기간의 선택을 시작하는 것이 좋습니다. 다이어그램에 따라 낮은 위치에 있는 엔진). DA2 스태빌라이저와 관련 요소를 회로에서 제외하고 스태빌라이저의 양극과 음극으로 간 전선을 함께 연결하면 기술적으로 DA1 스태빌라이저를 포기하는 것이 기술적으로 쉽다는 사실에 주목하고 싶습니다. 시작 전압을 조정하기 위해 이 경우 트리밍 저항 R2' 및 R1'가 그림의 다이어그램에 표시되어 있습니다. 점선으로 400. Noah는 그렇게 하는 것을 권장하지 않습니다. 첫째, 이것은 모터 권선의 전압 값의 평등을 위반하지 않으려 고 두 개의 튜닝 저항으로 차례로 작동해야하기 때문에 불편합니다. 둘째, 모든 튜닝 저항이 약 1V의 전압을 견딜 수있는 것은 아닙니다.셋째, 고려중인 장치에서 다른 튜닝 저항과 달리 저항 R2 '및 RXNUMX'는 중성선에 비해 높은 전압을 받게됩니다. 실수로 건드리면 위험할 수 있습니다. 결론적으로 소프트 스타터는 주파수 속도 제어기를 대체할 수 없고 감소된 모터 축 속도를 오랫동안 유지할 수 없다고 말하고 싶습니다. 그것으로 가속 시간을 정격 속도로 늘리고 시동 전류를 줄일 수만 있습니다. 가속 모드에서 모터를 필요한 것보다 오래 유지하면 권선이 과열될 수 있습니다. 이 모드에서 모터를 통해 흐르는 전류는 표준 시작 전류보다 훨씬 적지만 여전히 정격 전류를 초과하기 때문입니다. 이 모드에서 모터는 샤프트의 부하에 매우 민감하며 약간 증가하면 멈출 수 있습니다. 전기 모터의 소프트 스타터에 대한 몇 가지 비유는 자동차의 클러치 메커니즘으로 간주될 수 있습니다. 가속 모드에서 비동기 전기 모터의 지속적인 작동은 클러치가 완전히 결합되지 않은 상태에서 자동차를 운전하는 것과 유사합니다. 문학
저자: P. 갈라셰프스키
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