Démarrage en douceur du moteur électrique dans Dernièrement est de plus en plus utilisé. Ses domaines d'application sont variés et nombreux. Il s’agit de l’industrie, du transport électrique, des services publics et de l’agriculture. L'utilisation de tels dispositifs peut réduire considérablement les charges de démarrage sur le moteur électrique et les actionneurs, prolongeant ainsi leur durée de vie.

Courants de démarrage

Les courants de démarrage atteignent des valeurs 7...10 fois supérieures à celles du mode de fonctionnement. Cela conduit à un « affaissement » de la tension dans le réseau d'alimentation, ce qui affecte négativement non seulement le fonctionnement des autres consommateurs, mais également le moteur lui-même. Le temps de démarrage est retardé, ce qui peut entraîner une surchauffe des bobinages et une destruction progressive de leur isolation. Cela contribue à une panne prématurée du moteur électrique.

Dispositifs démarrage progressif permettre de réduire considérablement la charge de démarrage sur le moteur électrique et le réseau électrique, ce qui est particulièrement important dans les zones rurales ou lorsque le moteur est alimenté par une centrale autonome.

Surcharge des actionneurs

Lorsque le moteur démarre, le couple sur son arbre est très instable et dépasse la valeur nominale de plus de cinq fois. Par conséquent, les charges de démarrage des actionneurs sont également augmentées par rapport au fonctionnement en régime permanent et peuvent atteindre jusqu'à 500 pour cent. L'instabilité du couple de démarrage entraîne des chocs sur les dents des engrenages, le cisaillement des clavettes et parfois même la torsion des arbres.

Les dispositifs de démarrage progressif des moteurs électriques réduisent considérablement les charges de démarrage sur le mécanisme : les espaces entre les dents des engrenages sont sélectionnés en douceur, ce qui évite leur rupture. Les entraînements par courroie tendent également en douceur les courroies d'entraînement, ce qui réduit l'usure des mécanismes.

En plus d'un démarrage en douceur, le mode de freinage en douceur a un effet bénéfique sur le fonctionnement des mécanismes. Si le moteur entraîne la pompe, un freinage en douceur évite les coups de bélier lorsque l'unité est éteinte.

Démarreurs progressifs industriels

Actuellement produit par de nombreuses entreprises, par exemple Siemens, Danfoss, Schneider Electric. De tels appareils ont de nombreuses fonctions programmables par l'utilisateur. Il s'agit du temps d'accélération, du temps de décélération, de la protection contre les surcharges et de nombreuses autres fonctions supplémentaires.

Avec tous les avantages, les appareils de marque ont un inconvénient - assez à un prix élevé. Cependant, vous pouvez créer vous-même un tel appareil. Dans le même temps, son coût sera faible.

Dispositif de démarrage progressif basé sur le microcircuit KR1182PM1

L'histoire concernait puce spécialisée KR1182PM1, représentant le régulateur de puissance de phase. Des circuits typiques pour l'allumer, des dispositifs de démarrage progressif pour lampes à incandescence et simplement des régulateurs de puissance de charge ont été pris en compte. A partir de ce microcircuit, il est possible de créer tout à fait appareil simple démarrage en douceur d'un moteur électrique triphasé. Le schéma de l'appareil est illustré à la figure 1.

Figure 1. Schéma du dispositif de démarrage progressif du moteur.

Le démarrage progressif est effectué en augmentant progressivement la tension sur les enroulements du moteur de valeur nulleà nominal. Ceci est réalisé en augmentant l'angle d'ouverture des commutateurs à thyristors pendant un temps appelé temps de démarrage.

Description du régime

La conception utilise un moteur électrique triphasé 50 Hz, 380 V. Les enroulements du moteur connectés en étoile sont connectés aux circuits de sortie indiqués dans le schéma par L1, L2, L3. Le point central de l'étoile est connecté au neutre du réseau (N).

Les commutateurs de sortie sont réalisés sur des thyristors connectés dos à dos - en parallèle. La conception utilise des thyristors importés de type 40TPS12. À faible coût, elles ont un courant assez important - jusqu'à 35 A, et leur tension inverse est de 1 200 V. En plus d'elles, les clés contiennent plusieurs autres éléments. Leur fonction est la suivante : des circuits RC d'amortissement connectés en parallèle avec les thyristors évitent les faux enclenchements de ces derniers (dans le schéma il s'agit de R8C11, R9C12, R10C13), et à l'aide des varistances RU1...RU3 le bruit de commutation est absorbé , dont l'amplitude dépasse 500 V.

Les microcircuits DA1...DA3 de type KR1182PM1 sont utilisés comme nœuds de contrôle pour les commutateurs de sortie. Ces microcircuits ont été discutés en détail dans. Les condensateurs C5...C10 à l'intérieur du microcircuit forment une tension en dents de scie synchronisée avec la tension du réseau. Les signaux de commande des thyristors dans le microcircuit sont générés en comparant la tension en dents de scie avec la tension entre les broches 3 et 6 du microcircuit.

Pour alimenter les relais K1…K3, l'appareil dispose d'une alimentation composée de seulement quelques éléments. Il s'agit du transformateur T1, du pont redresseur VD1, du condensateur de lissage C4. A la sortie du redresseur, un stabilisateur intégré DA4 type 7812 est installé, fournissant une tension de sortie de 12 V, et une protection contre les courts-circuits et les surcharges en sortie.

Description du fonctionnement du démarreur progressif pour moteurs électriques

La tension secteur est fournie au circuit lorsque l'interrupteur d'alimentation Q1 est fermé. Cependant, le moteur ne démarre pas encore. Cela se produit parce que les enroulements du relais K1... K3 sont toujours hors tension et que leurs contacts normalement fermés contournent les broches 3 et 6 des microcircuits DA1... DA3 via les résistances R1... R3. Cette circonstance empêche la charge des condensateurs C1...C3, de sorte que le microcircuit ne génère pas d'impulsions de commande.

Mise en service de l'appareil

Lorsque l'interrupteur à bascule SA1 est fermé, la tension 12 V active le relais K1…K3. Leurs contacts normalement fermés s'ouvrent, ce qui permet de charger les condensateurs C1...C3 à partir de générateurs de courant internes. Parallèlement à l'augmentation de la tension sur ces condensateurs, l'angle d'ouverture des thyristors augmente également. Cela permet d'obtenir une augmentation douce de la tension sur les enroulements du moteur. Lorsque les condensateurs sont complètement chargés, l'angle de commutation des thyristors atteindra sa valeur maximale et la vitesse de rotation du moteur électrique atteindra la vitesse nominale.

Arrêt du moteur, freinage en douceur

Pour arrêter le moteur, ouvrez l'interrupteur SA1. Cela désactivera le relais K1... K3. C'est normal - les contacts fermés se fermeront, ce qui entraînera la décharge des condensateurs C1...C3 à travers les résistances R1...R3. La décharge des condensateurs durera plusieurs secondes, pendant lesquelles le moteur s'arrêtera.

Lors du démarrage du moteur, des courants importants peuvent circuler dans le fil neutre. Cela se produit parce que lors d'une accélération douce, les courants dans les enroulements du moteur ne sont pas sinusoïdaux, mais il n'y a pas lieu d'en avoir particulièrement peur : le processus de démarrage est assez de courte durée. En régime permanent, ce courant sera bien moindre (pas plus de dix pour cent du courant de phase en mode nominal), ce qui est dû uniquement à la dispersion technologique des paramètres d'enroulement et au « désalignement » des phases. Il n’est plus possible de s’affranchir de ces phénomènes.

Détails et conception

Pour assembler l'appareil, les pièces suivantes sont nécessaires :

Transformateur d'une puissance ne dépassant pas 15 W, avec une tension d'enroulement de sortie de 15...17 V.

Les relais K1…K3 conviennent à toute tension de bobine de 12 V, ayant un contact normalement fermé ou de commutation, par exemple TRU-12VDC-SB-SL.

Condensateurs C11…C13 type K73-17 pour une tension de fonctionnement d'au moins 600 V.

L'appareil est fabriqué sur circuit imprimé. L'appareil assemblé doit être placé dans un boîtier en plastique de dimensions appropriées, sur le panneau avant duquel doivent être placés l'interrupteur SA1 et les LED HL1 et HL2.

Connexion moteur

La liaison entre l'interrupteur Q1 et le moteur se fait avec des fils dont la section correspond à la puissance de ce dernier. Le fil neutre est constitué du même fil que les fils de phase. Avec les valeurs nominales des composants indiquées dans le schéma, il est possible de connecter des moteurs d'une puissance allant jusqu'à quatre kilowatts.

Si vous envisagez d'utiliser un moteur d'une puissance ne dépassant pas un kilowatt et demi et que la fréquence de démarrage ne dépassera pas 10...15 par heure, la puissance dissipée par les commutateurs à thyristors est insignifiante, donc les radiateurs ne peut pas être installé.

Si vous envisagez d'utiliser un moteur plus puissant ou si les démarrages seront plus fréquents, vous devrez installer des thyristors sur des radiateurs en bande d'aluminium. Si le radiateur est censé être utilisé comme un radiateur commun, les thyristors doivent en être isolés à l'aide d'entretoises en mica. Pour améliorer les conditions de refroidissement, vous pouvez utiliser la pâte thermoconductrice KPT-8.

Vérification et configuration de l'appareil

Avant la mise sous tension, vérifiez tout d'abord la conformité de l'installation. diagramme schématique. C’est la règle de base et vous ne pouvez pas y déroger. Après tout, négliger ce contrôle peut conduire à un tas de pièces carbonisées et vous décourager pendant longtemps de faire des « expériences avec l’électricité ». Les erreurs trouvées doivent être éliminées, car après tout, ce circuit est alimenté par le réseau et il ne faut pas le prendre à la légère. Et même après ce contrôle, il est encore trop tôt pour brancher le moteur.

Tout d'abord, au lieu du moteur, vous devez connecter trois lampes à incandescence identiques d'une puissance de 60...100 W. Lors des tests, il est nécessaire de s'assurer que les lampes « s'allument » uniformément.

Le temps d'activation irrégulier est dû à la dispersion des capacités des condensateurs C1...C3, qui ont une tolérance importante sur la capacité. Par conséquent, il est préférable de les sélectionner immédiatement à l'aide de l'appareil avant l'installation, au moins avec une précision allant jusqu'à dix pour cent.

Le temps d'arrêt est également déterminé par la résistance des résistances R1…R3. Avec leur aide, vous pouvez ajuster l'heure d'arrêt. Ces réglages doivent être effectués s'il y a une variation du temps de marche-arrêt dans différentes phases dépasse 30 pour cent.

Le moteur ne peut être connecté qu'après que les contrôles ci-dessus se soient déroulés normalement, pour ne pas dire même parfaitement.

Que peut-on ajouter d'autre au design ?

Il a déjà été dit plus haut que de tels appareils sont actuellement produits par différentes sociétés. Bien sûr, il est impossible de reproduire toutes les fonctions des appareils de marque dans un tel appareil fait maison, mais vous pouvez probablement en copier un.

Nous parlons de ce qu'on appelle. Son objectif est le suivant : une fois que le moteur a atteint son régime nominal, le contacteur ponte simplement les interrupteurs à thyristors avec ses contacts. Le courant les traverse en contournant les thyristors. Cette conception est souvent appelée bypass (de l'anglais bypass - bypass). Pour une telle amélioration, des éléments supplémentaires devront être introduits dans l'unité de contrôle.

Boris Aladychkine

Les moteurs électriques sont les machines électriques les plus répandues au monde. Aucun entreprise industrielle, personne processus technologique je ne peux pas m'en passer. Rotation des ventilateurs, des pompes, mouvement des bandes transporteuses, mouvement des grues - il s'agit d'une liste incomplète, mais déjà importante, de tâches résolues à l'aide de moteurs.

Il existe cependant une nuance dans le fonctionnement de tous les moteurs électriques sans exception : au moment du démarrage, ils consomment brièvement un courant important, appelé courant de démarrage.

Lorsqu'une tension est appliquée à l'enroulement du stator, la vitesse de rotation du rotor est nulle. Le rotor doit être déplacé et tourné à la vitesse nominale. Cela nécessite beaucoup plus d'énergie que ce qui est nécessaire pour le mode de fonctionnement nominal.

En charge, les courants d’appel sont plus élevés qu’au ralenti. La résistance mécanique à la rotation du mécanisme entraîné par le moteur s'ajoute au poids du rotor. En pratique, ils tentent de minimiser l’influence de ce facteur. Par exemple, pour les ventilateurs puissants, les registres des conduits d'air se ferment automatiquement au moment du démarrage.

Au moment où le courant de démarrage provient du réseau, une puissance importante est consommée pour amener le moteur électrique à son mode de fonctionnement nominal. Plus le moteur électrique est puissant, plus il a besoin de puissance pour accélérer. Tous les réseaux électriques ne tolèrent pas ce régime sans conséquences.

La surcharge des lignes d'alimentation entraîne inévitablement une diminution de la tension du réseau. Cela rend non seulement le démarrage des moteurs électriques encore plus difficile, mais affecte également les autres consommateurs.

Et les moteurs électriques eux-mêmes subissent des charges mécaniques et électriques accrues lors des processus de démarrage. Les mécaniques sont associées à une augmentation du couple sur l'arbre. Les électriques, associés à une augmentation à court terme du courant, affectent l'isolation des enroulements du stator et du rotor, des connexions de contact et de l'équipement de démarrage.

Méthodes pour réduire les courants d'appel

Les moteurs électriques de faible puissance dotés de ballasts bon marché démarrent assez bien sans aucun moyen. Réduire leurs courants de démarrage ou modifier la vitesse de rotation n’est pas économiquement réalisable.

Mais, lorsque l'influence sur le mode de fonctionnement du réseau lors du processus de démarrage est importante, les courants d'appel doivent être réduits. Ceci est réalisé grâce à :

• application de moteurs électriques à rotor bobiné ;
• utiliser un circuit pour commuter les enroulements de l'étoile au triangle ;
• utilisation de démarreurs progressifs ;
• usage convertisseurs de fréquence.

Une ou plusieurs de ces méthodes conviennent à chaque mécanisme.

Moteurs électriques à rotor bobiné

L'utilisation de moteurs électriques asynchrones à rotor bobiné dans des zones de travail aux conditions de travail difficiles est la forme la plus ancienne de réduction des courants de démarrage. Sans eux, le fonctionnement des grues électrifiées, des excavatrices, ainsi que des concasseurs, cribles et broyeurs, qui démarrent rarement lorsqu'il n'y a pas de produit dans le mécanisme entraîné, est impossible.

La réduction du courant de démarrage est obtenue en supprimant progressivement les résistances du circuit du rotor. Initialement, au moment où la tension est appliquée, la résistance maximale possible est connectée au rotor. Au fur et à mesure que le relais temporisé accélère, ils activent l'un après l'autre des contacteurs qui contournent les sections résistives individuelles. En fin d'accélération, la résistance supplémentaire reliée au circuit rotorique est nulle.

Les moteurs de grue ne disposent pas de commutation automatique d'étage avec résistances. Cela se produit à la volonté du grutier qui déplace les leviers de commande.

Commutation du schéma de connexion de l'enroulement du stator

Dans le brno (bloc de distribution de démarrage des enroulements) de tout moteur électrique triphasé, il y a 6 bornes des enroulements de toutes les phases. Ainsi, ils peuvent être connectés soit en étoile, soit en triangle.

De ce fait, une certaine polyvalence dans l'utilisation de moteurs électriques asynchrones est obtenue. Le circuit de connexion en étoile est conçu pour un niveau de tension plus élevé (par exemple, 660 V), le circuit de connexion en triangle est conçu pour un niveau de tension inférieur (en dans cet exemple– 380V).

Mais à une tension d'alimentation nominale correspondant à un circuit triangle, vous pouvez utiliser un circuit en étoile pour pré-accélérer le moteur électrique. Dans ce cas, le bobinage fonctionne à une tension d'alimentation réduite (380 V au lieu de 660) et le courant d'appel est réduit.

Pour contrôler le processus de commutation, vous aurez besoin d'un câble supplémentaire dans le moteur électrique, car les 6 bornes d'enroulement sont utilisées. Des démarreurs et relais temporisés supplémentaires sont installés pour contrôler leur fonctionnement.

Convertisseurs de fréquence

Les deux premières méthodes ne peuvent pas être appliquées partout. Mais les suivants, devenus disponibles relativement récemment, permettent de démarrer en douceur n'importe quel moteur électrique asynchrone.

Un convertisseur de fréquence est un dispositif semi-conducteur complexe qui combine l'électronique de puissance et des éléments de la technologie des microprocesseurs. La partie puissance redresse et lisse la tension du secteur, la transformant en tension constante. La partie sortie de cette tension forme une tension sinusoïdale avec une fréquence variable de zéro à la valeur nominale - 50 Hz.

De ce fait, des économies d'énergie sont réalisées : les unités entraînées en rotation ne fonctionnent pas avec une productivité excessive, étant dans un mode strictement requis. De plus, le processus technologique a la possibilité d’être affiné.

Mais ce qui est important dans le spectre du problème considéré : les convertisseurs de fréquence permettent un démarrage en douceur du moteur électrique, sans à-coups ni à-coups. Il n'y a aucun courant de démarrage.

Démarreurs progressifs

Un démarreur progressif pour moteur électrique est le même convertisseur de fréquence, mais avec des fonctionnalités limitées. Il ne fonctionne que lorsque le moteur électrique accélère, modifiant progressivement sa vitesse de rotation de la valeur minimale spécifiée à la valeur nominale.

Pour éviter un fonctionnement inutile de l'appareil une fois l'accélération du moteur électrique terminée, un contacteur de dérivation est installé à proximité. Il connecte le moteur électrique directement au réseau une fois le démarrage terminé.

Lors de la mise à niveau d’équipement, il s’agit de la méthode la plus simple. Il est souvent possible de le mettre en œuvre de vos propres mains, sans l'intervention de spécialistes hautement spécialisés. L'appareil est installé à la place du démarreur magnétique qui contrôle le démarrage du moteur électrique. Il peut être nécessaire de remplacer le câble par un câble blindé. Ensuite, les paramètres du moteur électrique sont entrés dans la mémoire de l'appareil et celui-ci est prêt à fonctionner.

Mais tout le monde ne peut pas gérer seul des convertisseurs de fréquence à part entière. Par conséquent, leur utilisation en exemplaires uniques n’a généralement aucun sens. L'installation de convertisseurs de fréquence n'est justifiée que lors d'une modernisation générale de l'équipement électrique de l'entreprise.

Le démarrage en douceur du moteur et son freinage en douceur peuvent augmenter considérablement la durée de vie du système grâce à la protection contre la surchauffe, les surtensions et les à-coups dans les processus. C'est précisément à cette fin qu'un dispositif de démarrage progressif, ou démarreur progressif en abrégé, a été développé, qui stabilise les caractéristiques de démarrage et assure un fonctionnement uniforme du mécanisme.

En utilisant un démarreur progressif, vous pouvez éviter de nombreux problèmes lors du fonctionnement d'un moteur électrique. Il est donc important de connaître le but et le principe de fonctionnement du démarreur progressif, les principaux paramètres, les nuances de connexion et de fonctionnement.

Comment UPP peut vous aider

Lors du démarrage du moteur, les mécanismes rotatifs sont capables de doubler leur valeur nominale, générant des courants de démarrage plusieurs fois supérieurs aux valeurs de fonctionnement moyennes.

De tels redémarrages entraînent de nombreuses complications :

• Surchauffe sévère ;
• Dommages à l'isolation des enroulements ;
• Panne des bandes transporteuses ;
• Dysfonctionnement de la chaîne cinématique ;
• Démarrage difficile ;
• Arrêt du moteur.

Le dispositif de démarrage progressif du moteur électrique atténue considérablement les à-coups mécaniques et les chocs hydrauliques, garantissant une augmentation progressive de la puissance et un fonctionnement stable du moteur. Ce n'est pas pour rien que le deuxième nom de l'appareil est softstarter, qui traduit de l'anglais signifie « soft start ».

Les photos présentées du démarreur progressif montrent que le mécanisme ressemble à un ensemble de circuits et de fils protégés par un boîtier en métal et en plastique. En fait, le dispositif est basé sur des équipements de commutation, des plaquettes de frein, des bloqueurs, des contrepoids et d'autres éléments capables de stabiliser le fonctionnement. moteur électrique.

Le mécanisme a également des fonctionnalités supplémentaires :

• Fournit un freinage en douceur ;
• Protège contre court-circuit;
• Empêche une éventuelle perte de phase ;
• Élimine le démarrage indépendant imprévu du moteur ;
• Ne permet pas de dépasser les valeurs nominales de fonctionnement ;
• Vous permet de sélectionner une source d’alimentation de puissance inférieure ;
• Réduit la consommation d’énergie ;
• Permet d'économiser de l'argent sur le fonctionnement et la réparation des machines ;
• Réduit les interférences électromagnétiques.

Quand le SCP est-il nécessaire ?

Certaines machines n'indiquent pas immédiatement qu'elles ont besoin d'un mécanisme de lissage, mais plus tôt un démarrage en douceur sera mis en place, plus l'ensemble du système durera longtemps et mieux. Malheureusement, le plus souvent, les gens pensent à connecter un démarreur progressif uniquement lorsque le moteur lui-même indique que les processus de démarrage sont destructeurs. Pour comprendre cela, il suffit de saisir l’une des situations « indicatives » les plus courantes :

L'alimentation ne supporte pas un démarrage trop brutal. Par exemple, le réseau n'est pas capable de fournir l'énergie requise ou assure la production à niveaux maximaux fonctionne, les lumières s'éteignent, s'allument disjoncteurs, certains contacteurs, relais et générateur refusent de démarrer.

Le démarrage du moteur est empêché par des systèmes de protection déclenchés par un excès charges admissibles. Avec un excellent démarrage, le doseur « travaille » jusqu'à ce que la fréquence requise soit atteinte.

Pour éviter une panne du moteur électrique, il est recommandé d'ajuster le démarrage et le freinage en douceur du système dès que possible. Ce n'est pas difficile à faire, car même un débutant peut sélectionner, installer et connecter un démarreur progressif de ses propres mains.

Comment choisir un démarreur progressif

La question de savoir comment choisir un démarreur progressif se pose assez souvent, car le mécanisme est sélectionné pour un moteur électrique et une source d'alimentation spécifiques.

Afin de ne pas commettre d'erreurs avec les paramètres et les capacités, il est recommandé de faire attention aux indicateurs suivants :

• Le courant maximum produit par le moteur aux charges les plus élevées ;
• Le plus grand nombre de démarrages en une heure ;
• Tension nominale sur le système d'alimentation ;
• Capacité à contrôler et limiter le courant généré ;
• Possibilité de contourner - débrancher l'alimentation électrique du circuit pour éviter toute surchauffe et incendie ;
• Nombre de phases (deux - plus compactes et moins chères, trois - plus fiables et durables pour des démarrages fréquents) ;
• Contrôle numérique ou analogique.

L'essentiel est que les exigences proposées pour le démarreur progressif soient conformes aux critères, aux conditions de fonctionnement, à la puissance du moteur et aux valeurs nominales du réseau. Les tableaux croisés dynamiques et les algorithmes de calcul proposés par de nombreux fournisseurs aideront également à sélectionner une recherche plus pratique et de haute qualité d'un appareil approprié.

Comment se connecter et configurer

Le réglage est déterminé par le circuit correspondant pour connecter le démarrage progressif au moteur. La norme est considérée comme celle qui prévoit l'utilisation d'un démarreur magnétique, d'un relais thermique, de fusibles rapides et de machines de régulation de courant.

Pour connecter correctement le démarreur progressif, vous devez suivre clairement les schémas, où tous les points importants sont clairement indiqués :

• Séquence de circuits ;
• Fin de l'accélération ;
• Borne de mise à la terre ;
• Mise en place du démarrage et du freinage ;
• Emplacement neutre.

Il ne serait pas superflu de mettre en place un régulateur spécial qui assure le feedback : il reçoit des données sur le courant du moteur et stabilise l'augmentation de la tension.

Un démarreur progressif peut facilement contribuer à prolonger considérablement la durée de vie d'un moteur électrique, tout en réduisant les coûts associés et en augmentant la puissance produite sans endommager la machine. Stabiliser le fonctionnement du mécanisme, contrôler les charges et réguler les processus en cours - tout cela deviendra un assistant indispensable dans la résolution de problèmes de démarrage difficiles.

Photo du démarreur progressif

• asynchrone,
• collectionneur;
• synchrone.

Tous les moteurs répertoriés font partie d’un entraînement électrique conçu pour communiquer avec la charge utile. En fonction de la charge, le moteur est arrêté puis redémarré. Ensuite, nous parlerons plus en détail de ce qui se passe lors du démarrage d'un moteur électrique et de la manière d'optimiser ce processus.

Que se passe-t-il lors du démarrage d'un moteur asynchrone

Pour comprendre quel appareil utiliser pour démarrer en douceur un moteur électrique, il faut connaître le principe de son fonctionnement. Les moteurs les plus courants sont asynchrones rotor à cage d'écureuil. Leur conception simple et la fiabilité correspondante a déterminé la popularité de ces machines électriques. Bien que le rotor tourne et que sa forme soit optimisée pour ce processus, il ne s'agit que de l'enroulement secondaire du transformateur.

Et, comme vous le savez, si un courant circule dans l'enroulement primaire, alors un champ électromagnétique apparaît dans son noyau. Les fonctions répertoriées dans un moteur asynchrone sont assurées par le stator. Son champ magnétique, qui contrairement à un transformateur, tourne autour du rotor, y induit des courants associés à cette rotation. Et plus la différence entre les vitesses du champ et du rotor est grande, plus le courant dans ce dernier est important. Après tout, le rotor est un enroulement en court-circuit. Et comme il y a une connexion par transformateur, cela signifie que les courants dans les enroulements sont directement proportionnels.

Nous listons maintenant les conditions qui existent lors du démarrage d'un moteur asynchrone alimenté par un réseau industriel. Tout d'abord, regardons l'option triphasée :

• tension constante;
• fréquence constante;
• le rotor est au repos.

La connexion d'un moteur asynchrone à un réseau électrique crée instantanément un champ magnétique tournant. Dans ce cas, la différence de vitesse entre celui-ci et le rotor (le soi-disant glissement, exprimé en pourcentage de la vitesse de rotation Champ électromagnétique stator) est maximale. Et, par conséquent, c’est comme un mode court-circuit du transformateur. Si la puissance du moteur est élevée, les courants de démarrage sont au niveau de ceux considérés comme d'urgence pour des transformateurs de puissance électrique similaire.

Le dispositif à utiliser pour les limiter est assez clair. Cela devrait:

• ou réduire la tension sur les enroulements du stator pendant que le rotor accélère ;
• ou faites tourner le rotor jusqu'à ce que le stator soit connecté au réseau électrique.
• Il est également possible d'apporter des modifications à la conception d'un moteur asynchrone.

Commutation du circuit d'enroulement

Le rotor ne peut être entraîné que dans certains entraînements électriques. Pour cette raison, cette méthode n’est pas typique. Il en reste deux, dont le premier est le plus utilisé. Mais obtenir une chute de tension sans pertes n’est pas si simple. Dans un circuit triphasé, cela peut être effectué en passant du triangle à l'étoile et inversement. La tension linéaire appliquée aux enroulements du stator du moteur fournit plus haute efficacité. Mais le courant de démarrage dans le circuit triangulaire est plus important.

Ainsi, le passage à un circuit en étoile permet de réduire considérablement le courant de démarrage d'un moteur asynchrone. C’est la méthode la plus simple pour un démarrage relativement fluide. Il utilise un nombre minimum d'éléments supplémentaires, puisque la chute de tension est créée par les capacités du réseau électrique triphasé lui-même. Ces éléments sont des commutateurs et le schéma lui-même est présenté ci-dessous. Mais tel circuit simple applicable uniquement dans réseau triphasé. Dans la version monophasée, il n'y a pas de tension effective inférieure à la tension de phase.

Utiliser des résistances

Pour obtenir l'accélération la plus douce possible du moteur, il est nécessaire d'utiliser des éléments assurant une chute de tension appropriée. À cette fin, les éléments suivants sont utilisés :

• résistances;
• selfs (réacteurs);
• autotransformateurs;
• amplificateurs magnétiques.

Ces méthodes conviennent aussi bien aux réseaux triphasés qu'aux réseaux monophasés. Dans tous les cas, vous devrez utiliser des commutateurs, car à un moment donné, vous devrez connecter le moteur directement au réseau. Le circuit avec résistances est le plus compact. Cependant, à mesure que la puissance du moteur augmente, la puissance des résistances de démarrage augmente également en conséquence. Étant donné qu'ils sont chauffés, le temps de démarrage doit se situer dans la plage de température autorisée. Sinon, les résistances deviendront inutilisables en raison d'une surchauffe. Le circuit de démarrage progressif utilisant des résistances est illustré ci-dessous.

Utilisation d'inducteurs

Si vous clonez le circuit, vous pouvez obtenir un démarrage progressif en utilisant plusieurs groupes de résistances connectées en parallèle, ce qui allégera leur charge thermique. Mais une augmentation du temps de démarrage progressif s'accompagnera d'une augmentation des pertes d'énergie dans ces résistances. Pour cette raison, des éléments inductifs sont utilisés à la place des résistances. Dans le cas le plus simple, ce sont des starters. Il s'agit d'une solution plus lourde et plus coûteuse, mais afin de réduire les pertes d'énergie dues aux redémarrages fréquents des moteurs, il est nécessaire de l'utiliser. Apparence réacteur pour un moteur asynchrone puissant est présenté ci-dessous.

Si l'inductance utilisée lors du démarrage se présente sous la forme d'un autotransformateur avec un contact mobile se déplaçant le long des spires de l'enroulement, vous pouvez soit déboguer de manière optimale le processus de démarrage, soit le contrôler en déplaçant le contact mobile. L'inconvénient de cette option est la formation d'étincelles inévitables lors du contact mécanique. Pour cette raison, elle n’est applicable que pour des puissances moteur relativement faibles. Les schémas de démarreurs progressifs avec réacteurs et autotransformateurs sont présentés ci-dessous.

Circuits de démarrage progressif :

a) avec des réacteurs ;

b) avec autotransformateurs.

1, 2 et 3 – commutateurs qui contrôlent la commutation

Pour un démarrage en douceur sans les inconvénients inhérents aux autotransformateurs à contact mobile, des amplificateurs magnétiques sont utilisés. Ils utilisent la magnétisation, ce qui permet de modifier la valeur de la réactance inductive. La conception des amplificateurs magnétiques est très diversifiée. Mais leur principal avantage réside dans le faible courant et, par conséquent, la puissance utilisée pour le contrôle. Ils n'ont pas de contacts de commande à travers lesquels circulent des courants importants. L'un des diagrammes est présenté ci-dessous.

Moteur à rotor bobiné

Tous les dispositifs de démarrage progressif considérés pour un moteur électrique asynchrone sont utilisés côté stator. Mais lorsque les redémarrages constants constituent un processus de fonctionnement normal du moteur, sa conception est modifiée, créant ainsi la phase rotorique. Ce solution constructive permet de réguler plus efficacement les courants apparaissant lors de l'accélération du moteur. La conception et les recommandations pour le fonctionnement d'un dispositif de démarrage progressif pour un moteur à rotor bobiné sont présentées ci-dessous :

Application des commutateurs à semi-conducteurs

Tous les démarreurs progressifs répertoriés sont utilisés depuis de nombreuses années. Ils possèdent une propriété importante qui les met hors concurrence. Ces appareils n'ont pas paramètres électriques, dépassement qui entraîne la disparition de la résistance (panne). Ce sont donc les plus fiables, même s’ils sont obsolètes. Appareils modernes le démarrage progressif utilise des commutateurs à semi-conducteurs contrôlés (thyristors et transistors). C'est ce qu'on appelle la régulation de la largeur d'impulsion.

L'interrupteur coupe progressivement une partie de la tension sinusoïdale. En conséquence, la valeur de tension moyenne peut être modifiée de zéro à 220 V effectifs. Par conséquent, le commutateur à semi-conducteur fournit le plus option efficace pour créer un dispositif de démarrage progressif pour un moteur électrique. Mais en même temps, le commutateur est sujet à la fois à des claquages ​​thermiques et à des effets similaires dus à des amplitudes de tension et de courant excessives. La clé doit donc être efficacement refroidie et sélectionnée en fonction des conditions de fonctionnement du moteur.

Les appareils avec régulation de largeur d'impulsion sont applicables dans n'importe quel réseau, quel que soit le nombre de phases. Un de ces diagrammes est présenté ci-dessous. Une fois le rotor accéléré, les contacts se ferment et protègent les clés des dommages causés par les surtensions et les surtensions.

Démarrage en douceur des moteurs électriques à collecteur

Malgré les différences fondamentales de conception par rapport aux moteurs asynchrones, le démarrage des moteurs à collecteur s'accompagne également d'un courant d'induit important, qui est celui du rotor. Il s'agit essentiellement d'un ensemble de selfs avec commutation séquentielle de chacune d'elles. Plus la tension est exposée longtemps aux lamelles du collecteur, ce qui se produit immédiatement après la mise sous tension et l'application de la tension, plus la magnétisation du noyau est forte et plus la valeur que le courant parvient à atteindre est grande.

Lorsque le stator est conçu comme un aimant permanent, seul l’induit a besoin d’une source d’énergie. Mais dans ce cas, sa tension ne peut être que constante. Le démarreur progressif alimenté par cette source est réalisé uniquement sur des éléments capables de créer une chute de tension continue.

Ces éléments sont :

• des résistances,
• transistors,
• thyristors verrouillables.

Si le stator est conçu comme un électro-aimant, cela signifie que le moteur peut fonctionner sous tension alternative. Avec ce qui précède, les mêmes démarreurs progressifs éprouvés qui s'appliquent aux démarreurs monophasés conviennent aux moteurs à collecteur. moteurs asynchrones:

• résistances (rhéostats);
• selfs (réacteurs);
• autotransformateurs;
• amplificateurs magnétiques.

Et aussi moderne solutions techniques basé sur des commutateurs à semi-conducteurs. Leurs images sont similaires à celles déjà présentées ci-dessus.

En présence d'excitation électromagnétique, le bobinage peut être connecté à l'induit soit en série, soit en parallèle. La connexion série est sûre car circuit électrique flux général électricité. Sa rupture ou sa connexion à la source d'alimentation provoque une modification simultanée du courant dans les enroulements du moteur. Mais quand connexion parallèle scénarios possibles pour le développement des événements.

Si, lorsque la tension est appliquée au moteur, l'enroulement de champ est hors tension et l'induit est sous tension, des conditions se présenteront pour un phénomène appelé emballement du moteur. Dans le même temps, le rotor, essayant d'être attiré par le fer du stator, tourne et accélère de plus en plus vite. Si un moment de charge supérieur à celui créé par le rotor n'est pas appliqué à l'arbre, l'accélération peut continuer jusqu'à la destruction du rotor. Pour se protéger contre la propagation, il faut :

• le moteur est resté au moins partiellement chargé ;
• avait spécial éléments structurels;
• le démarreur progressif était garanti pour empêcher ce processus.

Démarrage en douceur d'un moteur synchrone

Les moteurs synchrones fonctionnant à partir d'un réseau électrique comportant un nombre quelconque de phases sont accélérés comme des moteurs asynchrones, grâce au glissement. Ensuite, en transformant le rotor en un aimant indépendant du stator, les vitesses de rotation des champs du stator et du rotor sont égalisées. Pour cette raison, les démarreurs progressifs utilisés pour les moteurs synchrones sont les mêmes que pour les moteurs asynchrones. Certains détails distinctifs en fonction de l'alimentation du rotor sont visibles plus loin dans l'image :

conclusions

DANS appareils généraux le démarrage progressif de tous les types de moteurs électriques est similaire et basé sur les mêmes circuits et éléments. Le choix doit être fait en fonction de conditions spécifiques, en fonction principalement de la puissance du moteur. Mais les commutateurs semi-conducteurs modernes permettent de fournir une large gamme de puissances meilleurs paramètres démarrage en douceur. Il est donc logique de les choisir en premier.

Pannes d'outils électriques portatifs qui surviennent parfois - Rectifieuses, perceuses électriques et les scies sauteuses sont souvent associées à leur courant de démarrage élevé et à leurs charges dynamiques importantes sur les pièces de la boîte de vitesses qui se produisent lors d'un démarrage soudain du moteur.
Le dispositif de démarrage progressif pour moteur électrique à collecteur, décrit dans , est de conception complexe, il contient plusieurs résistances de précision et nécessite une configuration minutieuse. En utilisant le microcircuit régulateur de phase KR1182PM1, il a été possible de produire un dispositif beaucoup plus simple pour un objectif similaire qui ne nécessite aucune configuration. Vous pouvez connecter n'importe quel outil électrique à main, alimenté par un réseau monophasé 220 V, 50 Hz. Le moteur est démarré et arrêté par l'interrupteur de l'outil électrique, et lorsqu'il est éteint, l'appareil ne consomme pas de courant et peut rester connecté au réseau indéfiniment.

Le schéma du dispositif proposé est présenté sur la figure. La prise XP1 est incluse dans Prise de courant, et insérez-le dans la prise XS1 prise secteur outils électroportatifs. Vous pouvez installer et connecter en parallèle plusieurs prises pour des outils fonctionnant en alternance.
Lorsque le circuit du moteur de l'outil électrique est fermé par son propre interrupteur, la tension est fournie au régulateur de phase DA1. Le condensateur C2 commence à se charger et la tension à ses bornes augmente progressivement. En conséquence, le retard dans l'activation des thyristors internes du régulateur, et avec eux du triac VSI, diminue à chaque demi-cycle suivant de la tension secteur, ce qui entraîne une augmentation douce du courant circulant dans le moteur et, en conséquence, une augmentation de sa vitesse. Avec la capacité du condensateur C2 indiquée sur le schéma, l'accélération du moteur électrique jusqu'à la vitesse maximale prend 2...2,5 s, ce qui ne crée pratiquement pas de retard de fonctionnement, mais élimine complètement les chocs thermiques et dynamiques dans le mécanisme de l'outil.
Après avoir arrêté le moteur, le condensateur C2 se décharge à travers la résistance R1. et après 2...3 secondes. tout est prêt à recommencer. En remplaçant la résistance constante R1 par une résistance variable, vous pouvez réguler en douceur la puissance fournie à la charge. Elle diminue avec la diminution de la résistance.
La résistance R2 limite le courant de l'électrode de commande du triac, et les condensateurs C1 et SZ sont des éléments schéma standard allumer le régulateur de phase DA1.
Toutes les résistances et condensateurs sont soudés directement aux bornes de la puce DA1. Avec eux, il est placé dans un boîtier en aluminium provenant d'un démarreur de lampe fluorescente et rempli de composé époxy. Seuls deux fils sont ressortis, connectés aux bornes du triac. Avant de couler, un trou a été percé dans la partie inférieure du corps dans lequel a été insérée une vis M3 avec un filetage extérieur. Cette vis fixe l'appareil au dissipateur thermique du triac VS1 d'une superficie de 100 cm." Cette conception s'est avérée assez fiable lorsqu'elle est utilisée dans humidité élevée et la poussière.
L'appareil ne nécessite aucune configuration. N'importe quel triac peut être utilisé, classe de tension d'au moins 4 (c'est-à-dire avec une tension de fonctionnement maximale d'au moins 400 V) et avec un courant maximum de 25-50 A. Grâce au démarrage en douceur du moteur, le courant de démarrage ne dépasse pas celui évalué. La réserve n'est nécessaire qu'en cas de blocage de l'outil.
L'appareil a été testé avec des outils électriques jusqu'à 2,2 nkW. Étant donné que le régulateur DA1 assure la circulation du courant dans le circuit des électrodes de commande du triac VS1 pendant toute la partie active du demi-cycle, il n'y a aucune restriction sur la puissance de charge minimale. L'auteur a même connecté un rasoir électrique de Kharkov à l'appareil fabriqué.

K. Moroz, Nadym, Okrug autonome de Yamalo-Nenets

LITTÉRATURE
1. Biryukov S. Démarrage progressif automatique des moteurs électriques à collecteur - Radio 1997, N* 8. p.
2. Nemich A. Microcircuit KR1182PM1 - régulateur de puissance de phase - Radio 1999, N "7, p. 44-46.