Softstartér - princip a fungování

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Softstartér je jakékoli zařízení, které řídí zrychlení elektromotoru pomocí řízení přivedeného napětí.

Nyní si krátce připomeňme potřebu mít startér pro jakýkoli motor.




Indukční motor se může samočinně spustit v důsledku interakce mezi tokem rotujícího magnetického pole a tokem vinutí rotoru, což způsobí vysoký proud rotoru při zvýšení točivého momentu. Výsledkem je, že stator odebírá vysoký proud a v době, kdy motor dosáhne plné rychlosti, je odebíráno velké množství proudu (větší než jmenovitý proud), což může způsobit zahřátí motoru a případně jeho poškození. Aby se tomu zabránilo, jsou zapotřebí motorové spouštěče.

Spouštění motoru může být 3 způsoby



  • Přivedení napětí na plnou zátěž v časových intervalech: Direct On Line Starting
  • Postupné používání sníženého napětí: Star Delta Starter a Soft startér
  • Použití spuštění vinutí dílu: Startér autotransformátoru
Definování měkkého startu

Nyní zaměřme naši zvláštní pozornost na měkké startování.

Z technického hlediska je softstartér jakékoli zařízení, které snižuje točivý moment působící na elektromotor. Obvykle se skládá z polovodičových zařízení, jako jsou tyristory, které řídí dodávku napájecího napětí do motoru. Startér pracuje na skutečnosti, že točivý moment je úměrný druhé mocnině spouštěcího proudu, který je zase úměrný použitému napětí. Točivý moment a proud lze tedy upravit snížením napětí v době spouštění motoru.


Pomocí softstartéru mohou být dva typy ovládání:

Otevřete ovládání : Počáteční napětí je přiváděno s časem, bez ohledu na odebíraný proud nebo rychlost motoru. Pro každou fázi jsou dva SCR připojeny zády k sobě a SCR jsou prováděny zpočátku se zpožděním 180 stupňů během příslušných půlvlnných cyklů (pro které každý SCR vede). Toto zpoždění se postupně s časem snižuje, dokud se použité napětí nezvyšuje na plné napájecí napětí. Toto je také známé jako Time Voltage Ramp System. Tato metoda není relevantní, protože nekontroluje zrychlení motoru.

Ovládání s uzavřenou smyčkou : Kterákoli z výstupních charakteristik motoru, jako je odebíraný proud nebo rychlost, je monitorována a spouštěcí napětí je odpovídajícím způsobem upraveno, aby bylo dosaženo požadované odezvy. Proud v každé fázi je monitorován a pokud překročí určitou nastavenou hodnotu, časová rampa napětí je zastavena.

Základním principem softstartéru je tedy řízení úhlu vedení SCR, přičemž lze řídit napájecí napětí.

2 Součásti základního softstartéru
  • Vypínače jako SCR, která musí být fázově řízena tak, aby byla použita pro každou část cyklu. U 3fázového motoru jsou pro každou fázi připojeny dva SCR zády k sobě. Spínací zařízení musí být dimenzována nejméně třikrát vyšší než síťové napětí.
  • Logika řízení pomocí PID regulátorů nebo mikrokontrolérů nebo jakékoli jiné logiky pro řízení aplikace hradlového napětí na SCR, tj. pro řízení úhlu střel SCR, aby se SCR řídilo v požadované části cyklu napájecího napětí.
Pracovní příklad elektronického systému Soft Start pro 3fázový indukční motor

Systém se skládá z následujících komponent.

  • Dva zády k sobě SCR pro každou fázi, tj. Celkem 6 SCR.
  • Řídicí logické obvody ve formě dvou komparátorů - LM324 a LM339 pro produkci úrovně a napětí rampy a optoizolátor pro řízení aplikace hradlového napětí na každý SCR v každé fázi.

Napájecí obvody pro zajištění požadovaného stejnosměrného napájecího napětí.

Blokové schéma ukazující elektronický systém měkkého startu pro 3fázový indukční motor

Blokové schéma ukazující elektronický systém měkkého startu pro 3fázový indukční motor

Hladina napětí je generována pomocí komparátoru LM324, jehož invertující terminál je napájen pomocí zdroje pevného napětí a neinvertující terminál je napájen kondenzátorem připojeným ke kolektoru tranzistoru NPN. Nabíjení a vybíjení kondenzátoru způsobí odpovídající změnu výstupu komparátoru a změnu úrovně napětí z vysoké na nízkou. Toto výstupní výstupní napětí je přivedeno na neinvertující terminál jiného komparátoru LM339, jehož invertující terminál je napájen pomocí rampového napětí. Toto rampové napětí se vyrábí pomocí jiného komparátoru LM339, který porovnává pulzující stejnosměrné napětí přiváděné na jeho invertující svorku s čistým stejnosměrným napětím na jeho neinvertující svorce a generuje referenční signál nulového napětí, který se konvertuje na rampový signál nabíjením a vybíjením elektrolytový kondenzátor.

3rdkomparátor LM339 produkuje signál vysoké šířky pulzu pro každé vysoké napětí, které se postupně snižuje s poklesem úrovně napětí. Tento signál je invertován a přiveden do optoizolátoru, který poskytuje hradlové impulsy do SCR. Jak úroveň napětí klesá, šířka impulsu optoizolátoru se zvětšuje a čím větší je šířka impulzu, tím menší je zpoždění a postupně se bez jakéhokoli zpoždění spouští SCR. Řízením doby trvání mezi impulsy nebo zpožděním mezi aplikacemi impulzů je tedy řízen úhel střelby SCR a je řízena aplikace napájecího proudu, čímž se reguluje výstupní moment motoru.

Celý proces je řídicím systémem s otevřenou smyčkou, kde je čas aplikace impulzů spouštějících bránu na každý SCR řízen na základě toho, jak dříve napětí rampy klesá z úrovně napětí.

Výhody měkkého startu

Nyní, když jsme se dozvěděli, jak elektronický systém měkkého startu funguje, připomeňme si několik důvodů, proč je upřednostňován před jinými metodami.

    • Vyšší účinnost : Účinnost systému softstartéru využívajícího polovodičové spínače je více způsobena nízkým zapínacím napětím.
    • Řízené spuštění : Rozběhový proud lze plynule regulovat snadnou změnou rozběhového napětí, což zajišťuje hladký start motoru bez trhnutí.
  • Řízené zrychlení : Zrychlení motoru je řízeno plynule.
  • Nízké náklady a velikost : To je zajištěno použitím polovodičových přepínačů.