Устройство плавного пуска электроинструмента
14.01.2019
Автоматика в быту
532
Схема для плавного пускаСлучающиеся иногда отказы ручного электроинструмента — шлифовальных машин, электрических дрелей и лобзиков — зачастую бывают связаны с их большим пусковым током и значительными динамическими нагрузками на детали редукторов, возникающими при резком пуске двигателя.
Применив микросхему фазового регулятора КР1182ПМ1 , удалось изготовить значительно более простое устройство аналогичного назначения, не требующее налаживания. К нему можно без всякой доработки подключать любой ручной электроинструмент, питающийся от однофазной сети 220 В, 50 Гц.
Пуск и остановка двигателя производятся выключателем электроинструмента, причем в его выключенном состоянии устройство ток не потребляет и может неограниченное время оставаться подключенным к сети.
Схема предлагаемого устройства изображена на рисунке. Вилку ХР1 включают в сетевую розетку, а в розетку XS1 вставляют сетевую вилку электроинструмента.
При замыкании цепи двигателя электроинструмента его собственным выключателем на фазовый регулятор DA1 поступает напряжение. Начинается зарядка конденсатора С2, напряжение на нем постепенно увеличивается. В результате задержка включения внутренних тиристоров регулятора, а с ними и симистора VS1 в каждом последующем полупериоде сетевого напряжения уменьшается, что приводит к плавному нарастанию протекающего через двигатель тока и, как следствие, увеличению его оборотов.
При указанной на схеме емкости конденсатора С2 разгон электродвигателя до максимальных оборотов занимает 2…2,5 с, что практически не создает задержки в работе, но полностью исключает тепловые и динамические удары в механизме инструмента.
После выключения двигателя конденсатор С2 разряжается через резистор R1, и через 2…3 с все готово к повторному запуску. Заменив постоянный резистор R1 переменным, можно плавно регулировать отдаваемую в нагрузку мощность.
Резистор R2 ограничивает ток управляющего электрода симистора, а конденсаторы С1 и С3 — элементы типовой схемы включения фазового регулятора DA1.
Все резисторы и конденсаторы припаяны непосредственно к выводам микросхемы DA1. Вместе с ними она помещена в алюминиевый корпус от стартера люминесцентной лампы и залита эпоксидным компаундом. Наружу выведены лишь два провода, подключаемые к выводам симистора.
Перед заливкой в нижней части корпуса просверлено отверстие, в которое вставлен резьбой наружу винт М3. Этим винтом узел закреплен на теплоотводе симистора VS1 площадью 100 см2. Такая конструкция показала себя достаточно надежной при эксплуатации в условиях повышенной влажности и запыленности.
Какого-либо налаживания устройство не требует. Симистор можно использовать любой, класса по напряжению не менее 4 (то есть с максимальным рабочим напряжением не менее 400 В) и с максимальным током 25…50 А.
Благодаря плавному старту двигателя пусковой ток не превышает номинального. Запас необходим лишь на случай заклинивания инструмента.
Устройство испытано с электроинструментами мощностью до 2,2 кВт. Так как регулятор DA1 обеспечивает протекание тока в цепи управляющего электрода симистора VS1 в течение всей активной части полупериода, нет ограничения на минимальную мощность нагрузки.
- Плавный пуск
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.
Оглавление:
- Назначение
- Возможные способы
- Мобильный БПП
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.
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.
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.
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.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).
Не может быть подключена по указанному выше принципу, так как имеет управляющий токопроводник, подача напряжения на который приводит к протеканию силового тока между другими двумя контактами, что должно приводить к запуску двигателя. Такие модули монтируются внутрь ручного электроинструмента (торцовки) с подключением управляющего провода к пусковой кнопке. Попытка подключения вне бытового прибора требует установки отдельной кнопки, причем пусковая клавиша на инструменте должна быть заблокирована во включенном положении, что крайне неудобно для эксплуатации в торцовки руках.
- Модификация с двумя проводами (контактами).
Подключается в разрыв цепи, то есть в один из проводов, питающих любой коллекторный двигатель. Эффект медленного набора оборотов возникает за счет краткосрочного снижения пускового напряжения без уменьшения проходящего тока, что и обеспечивает мягкий, но уверенный запуск. Именно такие блоки могут быть смонтированы как в стационарные, так и в переносные розетки, причем кнопка включения на торцовочной пиле сохраняет свою функциональность.
БПП с тремя контактами подходят только для стационарных электроинструментов, для ручных бытовых приборов применяются блоки только с двумя проводами для подключения.
Мобильный облегченный запуск инструмента
Самый простой вариант организации плавного пуска для различных ручных электроинструментов – это установка БПП в розетку удлинителя, ведь вполне объемный его корпус имеет достаточно пространства для размещения даже самого мощного блока. Модернизация не занимает много времени и усилий:
- Аккуратно разобрать корпус удлинителя, организовав доступ к подходящим проводам.
- Блок ПП подключается в разрыв одного из проводов, что можно выполнить одним из способов: непосредственно в разрыв провода с организацией надежной скрутки и изоляции или к проводу и контактной группе.
- Размещение БПП в корпусе розетки рекомендуется на максимально возможном удалении от контактной группы с клеевой надежной фиксацией, так как всегда существует вероятность нагрева блока, что снижает изоляционную защиту и может привести при вибрации к короткому замыканию.
- Сборка корпуса должна обеспечить надежную укладку и фиксацию проводов без перекрещивания.
Все проводимые электромонтажные работы должны отвечать требованиям электрической безопасности, поэтому не стоит заниматься модернизацией при недостаточных знаниях об электротехнике.
Устройства плавного пуска. Применение и типы
Различные типы и области применения устройств плавного пуска
Устройства плавного пуска в магазине
Устройство плавного пуска — это устройство, которое запускает двигатели с пониженной мощностью, подаваемой при запуске. Уменьшение мощности уменьшает потенциально опасные электрические и механические удары по системе.
Как следует из названия, стартеры «запускают» двигатели. Они также могут останавливать, реверсировать, ускорять и защищать их. Будь то небольшой вентилятор или горнодобывающее оборудование, электродвигатель часто является их движущей силой. Электродвигатели потребляют от 60% до 70% всей энергии, используемой в США.
Устройства плавного пуска представляют собой комбинацию контроллера и защиты от перегрузки.
- КОНТРОЛЛЕРЫ – включает и выключает электропитание двигателя. Контактор представляет собой контроллер, который управляется электромагнитом.
- ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ – защищает двигатель от потребления слишком большого тока и “сгорания” от перегрева. Реле перегрузки — это защита двигателя от перегрузки, используемая в устройствах плавного пуска. Он ограничивает время потребления тока перегрузки и защищает двигатель от перегрева.
Устройства плавного пуска размещают устройство, называемое пускателем пониженного напряжения или устройством плавного пуска, между двигателем и входной линией электроснабжения, чтобы регулировать величину тока, подаваемого на двигатель.
Устройства плавного пуска позволяют асинхронному двигателю переменного тока разгоняться на меньшую скорость, что приводит к меньшему потребляемому току, чем с традиционным пускателем двигателя. Из-за снижения напряжения крутящий момент также уменьшается, что приводит к плавному или легкому пуску. Устройства плавного пуска используются на всех типах двигателей переменного и постоянного тока. Они чаще всего используются с асинхронным двигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором из-за его простоты, прочности и надежности.
Зачем нужны устройства плавного пуска
- Во избежание перегрузки системы распределения электроэнергии
- Во избежание ненужного износа оборудования за счет снижения пускового момента
Типичный двигатель NEMA конструкции B может потреблять в шесть-восемь раз больше рабочего тока при полной нагрузке при первом запуске. Если сеть распределения электроэнергии коммунального предприятия загружена до предела, бросок тока при запуске больших двигателей может привести к чему угодно: от мерцания света до отключения электроэнергии.
Это также может привести к ложному срабатыванию автоматических выключателей и защитных устройств в системе. Многие коммунальные предприятия налагают ограничения на количество электроэнергии, которую потребители могут потреблять в любой момент времени, обеспечивая баланс в своей системе распределения. Уменьшение напряжения на клеммах двигателя при запуске снижает скачки тока.
Типы устройств плавного пуска
Существует пять основных разновидностей устройств плавного пуска:
- Первичный резистор
- Автотрансформатор
- Часть обмотки
- Дельта звезды
- Твердотельный
1.) Первичный резистор –
Этот простой блок, разработанный в начале 1900-х годов, является одним из первых устройств плавного пуска, введенных в эксплуатацию. На рис. 4 показано, что для каждой из трех фаз тока имеется резистор.
Резисторы сопротивляются протеканию тока. Когда двигатель запускается, резисторы сопротивляются протеканию тока, что приводит к падению напряжения. Примерно 70 % сетевого напряжения подается на клеммы двигателя при запуске. Таймер замыкает набор контактов после того, как двигатель разогнан до заданной точки. Это удаляет резисторы из цепи и пропускает полную мощность к двигателю.
Пускатели с первичными резисторами известны своим плавным пуском. Они предлагают двухточечное ускорение или один шаг сопротивления. Для более плавного пуска добавьте дополнительные ступени резисторов и контакторов.
2.) Автотрансформатор –
Пуск автотрансформатора является одним из наиболее эффективных способов плавного пуска. Предпочтительнее, чем пуск с первичным резистором, когда пусковой ток, потребляемый от линии, должен поддерживаться на минимальном уровне, но при этом требуется максимальный пусковой момент на линейный ампер.
Вместо резисторов в этом пускателе используются отводы на обмотках трансформатора для управления входной мощностью двигателя. Отводы обычно настраиваются для обеспечения 80%, 65% и 50% линейного напряжения соответственно.
Эти метчики обеспечивают встроенную гибкость. Активация любого из трех ответвлений на обмотках позволяет подавать на двигатель различное количество тока. На рис. 6 двигатель получает напряжение через второй из трех отводов. Этот тип пускателя может подавать на двигатель больший ток, чем другие устройства плавного пуска, сохраняя при этом низкое напряжение. Трансформатор увеличивает ток, делая его больше, чем входной ток сети во время запуска.
3.) Часть обмотки – Метод частичной обмотки требует разделения обмоток двигателя на два или более отдельных набора. Эти идентичные комплекты обмоток предназначены для параллельной работы. При запуске питание подается только на один набор обмоток. Когда двигатель достигает скорости, питание подается на другую обмотку, установленную для нормальной работы.
Когда обмотки запитываются таким образом, они производят уменьшенный пусковой ток и уменьшенный пусковой момент. Большинство двигателей с двойным напряжением (230 В/460 В) совместимы со стартером с частичной обмоткой на 230 вольт.
4.) Дельта звезды – Для пуска по схеме звезда-треугольник двигатель должен иметь точки подключения к каждой из трех обмоток катушки. Они специально намотаны с шестью выводами для соединения треугольником и звездой. На рис. 8 показаны конфигурации обмоток при их подключении при запуске.
Она называется звездообразной конфигурацией, потому что имеет форму буквы «Y». Это соединение приводит к тому, что линейное напряжение подается на электрически большую обмотку, что снижает линейный ток. Он обеспечивает 33% нормального пускового момента и 58% нормального пускового напряжения.
По истечении заданного времени стартер электрически переключает обмотки на конфигурацию треугольника. Эта конфигурация напоминает греческую букву «дельта».
Обмотки соединены в своей нормальной конфигурации, при этом каждая обмотка получает полное напряжение.
Важным соображением, касающимся этого пускателя, является то, что в точке перехода, где пускатель переключается со звезды на треугольник, двигатель ДОЛЖЕН отключаться и снова подключаться. Этот тип пускателя звезда-треугольник известен как открытый переход и может иметь мгновенную заминку в работе, допуская мгновенный бросок тока.
Закрытый переход — это еще один тип пускателя по схеме «звезда-треугольник». Он использует дополнительный контактор и набор резисторов, чтобы поддерживать двигатель в рабочем состоянии во время перехода. Это устраняет проблему пускового тока, а стоимость немного выше, чем у версии с открытым переходом.
5.) Твердотельный – Новейший метод плавного пуска — твердотельный. Он заменяет механические компоненты электрическими компонентами. Ключом является Silicon Control Rectifier или SCR. Во время разгона двигателя это устройство контролирует напряжение, ток и крутящий момент двигателя.
На рис. 11 показано, как полупроводниковое устройство плавного пуска управляет потребляемым током и пусковым моментом. SCR имеет возможность быстро переключать большие токи. Это позволяет устройству плавного пуска обеспечивать плавное бесступенчатое ускорение — самое плавное из всех методов плавного пуска.
Порядок событий при запуске двигателя (ПОВЕРХНОСТНОЕ СОСТОЯНИЕ):
- Пусковые контакты (C1) замкнуты
- SCR постепенно включаются и контролируют ускорение двигателя до тех пор, пока он не достигнет полной скорости
- Контакты запуска (C2) замыкаются, когда тиристоры полностью включены
- Двигатель подключен непосредственно к линии и работает с полной мощностью, подаваемой на клеммы двигателя
Выбор устройства плавного пуска
У устройств плавного пуска есть свойства, которые больше подходят для конкретных приложений. Для правильного выбора необходимо следующее:
- Паспортная табличка двигателя, ток при полной нагрузке, ток с заблокированным ротором, номинальная мощность в л. с., кривая крутящий момент/скорость двигателя, если имеется.
- Требования к пуску и останову – Более длительное время пуска и останова обеспечивает более плавную работу. Импульсный запуск и/или толчковый режим подходит для тестомесильных машин, угольных манипуляторов или пластиковых экструдеров. Применение насосов требует плавных остановок для предотвращения попадания воды. повреждение молотком.
- Требования к крутящему моменту машин, приводимых в движение, и инерция нагрузки.
- Требуемое количество пусков в час – Рассеивание тепла может создать проблему, если количество пусков чрезмерно велико.
- Требование к защите от перегрузки – Защита от перегрузки зависит от класса. Поездка стартеров 10 класса текущего розыгрыша 6 раз ток нагрузки двигателя более 10 секунд подряд. Стартер класса 20 срабатывает через 20 секунд.
- Диапазон электрических служб (сетевое напряжение)
- Тип корпуса
с., кривая крутящий момент/скорость двигателя, если имеется. Доступен широкий ассортимент устройств плавного пуска, включая входное напряжение 200–690 В переменного тока, до 700 л.
с. при 230 В и до 1600 ампер для нормального режима работы. Прежде чем сделать окончательный выбор, проконсультируйтесь со специалистом по программному обеспечению плавного пуска.
Видеообзор устройства плавного пуска
(назад к устройствам плавного пуска)
Этот комплект позволит вам использовать литиевые аккумуляторы для электроинструментов на 18 или 20 В в вашем 12-вольтовом райдере Power Wheels*. Он решает две большие проблемы, с которыми сталкиваются люди, пытающиеся просто подключить литиевую батарею напрямую: На что следует обратить внимание перед использованием литиевых батарей с этим модулем или без него: Пожалуйста, выберите тип адаптера батареи для вашей батареи. Если вы собираетесь использовать свой собственный адаптер, он ДОЛЖЕН иметь провод калибра не менее 14 калибра или больше. Меньший провод может привести к поломке или возгоранию. *Этот комплект предназначен для автомобилей марки Power Wheels, которые запускались как 12-вольтовые и не имеют системы Smart Drive (примеры совместимых автомобилей включают: Arctic Cat, C7 Corvette, Porsche GT3, Dune Racer, Desert Racer, Baja Extreme , Escalade F-150, Hot Wheels Racer, Jeep Hurricane, Power Wheels 12v Jeep Wrangler, Kawasaki KFX, Brute Force, 12v Quads и Mustang без Smart Drive). В этот комплект входит автоматический автоматический выключатель на 40 А. ВАЖНО следовать видео по установке, ссылка на которое приведена здесь. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПЕРЕД ПОКУПКОЙ. Если у вас возникнут какие-либо вопросы, свяжитесь с нами по адресу [email protected], прежде чем подавать питание. Инструкции по установке:  |
С этим модулем светодиод начинает мигать при напряжении 15,5 вольт. Когда напряжение упадет ниже 15 вольт в течение 60 секунд, питание будет отключено. Убедитесь, что это минимальное напряжение соответствует рекомендациям производителя вашей батареи. 
Чем тяжелее автомобиль или жестче местность, тем выше потребность в усилителе. Этот модуль не предотвратит эти проблемы. 
Он не совместим ни с одним другим брендом.
Вставьте один конец в разъем напротив уже вставленного в него красного провода. 