Hinzufügen eines Sanftanlaufs zu Wasserpumpenmotoren - Reduzierung von Relaisverbrennungsproblemen

In diesem Beitrag diskutieren wir einige innovative und einfache Beispiele für Softstartschaltungen, die mit Hochleistungsmotoren implementiert werden können, damit sie mit einem Softstart oder einem langsamen, schleppenden Start anstelle eines plötzlichen, holprigen Starts starten können

Warum Soft Start für schwere Motoren entscheidend ist

Wenn schwere Motorsysteme oder Hochstrommotoren beteiligt sind, wird ein anfänglicher Einschaltstromstoß häufig zu einem Problem. Dieser Anstieg führt zu starken Lichtbögen über den Pumpenrelaiskontakten, was zu Korrosion und einer Verkürzung der Lebensdauer aufgrund von Beanspruchung und Verschleiß führt.

Der Lichtbogen mit hohem Strom verursacht nicht nur Probleme mit dem Relaiskontakt, sondern wirkt sich auch auf die umgebenden elektronischen Schaltkreise aus, wodurch diese aufgrund der großen Menge an HF-Störungen, die beim Einschalten des Motors erzeugt werden, hängen bleiben oder gestört werden.

Die Sicherung des kostspieligen Motorrelais wird jedoch in solchen Situationen zum Hauptproblem. Obwohl viele mechanische Schütze zur Steuerung der Motorbelastung verfügbar sind, sind diese Systeme nicht effizient und gegen die HF-Emissionen unwirksam.

Die unten dargestellte einfache elektronische Schaltung kann hoffentlich alle Probleme beseitigen, die mit der Erzeugung von Überspannungen beim Einschalten schwerer Motoren und dem Schutz der Relaiskontakte zusammenhängen.

Die Abbildung zeigt eine einfache Dimmerschaltschaltung mit einer gewöhnlichen Triac- und Diac-Konfiguration, die sehr effektiv zum Hinzufügen eines Sanftanlaufs zu jedem Hochstrom-Schwerstrommotor verwendet werden kann.

Entwerfen eines Softstarts mit Triac Phase Chopping

Hier wurde der Kontrolltopf durch eine LED / LDR-Box ersetzt. Wie wir wissen, wird bei normalen Dimmerschaltern ein variabler Widerstand zur Steuerung der Lüfterdrehzahl verwendet. Hier wird der variable Widerstand durch eine LED / LDR-Anordnung ersetzt. Dies bedeutet, dass jetzt die Drehzahl des Motors oder mit anderen Worten der Strom zum Motor gesteuert werden kann, indem die Intensität der beiliegenden LED über einen externen Auslöser gesteuert wird.

Genau das wird hier gemacht. Wenn das Motorrelais entweder über einen Schalter oder über einen elektronischen Steuerkreis wie einen Wasserstandsregler eingeschaltet wird, wird gleichzeitig auch die LED des angeschlossenen Dimmschalters eingeschaltet.

Die LED schaltet den Triac und den angeschlossenen Motor ein.

Als Halbleiterbauelement wirkt der Dimmer etwas schneller als das Relais. Daher wird der Motor zuerst über den Dimmer-Triac aktiviert und kurz nach einigen Millisekunden wird der Triac von den betroffenen Relaiskontakten umgangen.

Der obige Vorgang eliminiert jegliche Funkenbildung durch den Relaiskontakt vollständig, da der Triac bereits einen Großteil des Stroms absorbiert hat und das Relais nur die bereits eingeschaltete Motorleitung sanft übernehmen muss.

Hier ist die Helligkeit der Optokoppler-LED entscheidend und muss so eingestellt werden, dass der Triac nur zu 75% eingeschaltet ist.

Diese Einstellung schützt den Triac vor anfänglichem starken Stromübergang und hilft dem gesamten System, viele, viele Jahre zu halten.

Der Widerstand R4 kann geeignet eingestellt sein, um ein optimales Leuchten über der LED zu erreichen.

Schaltplan

Liste der Einzelteile

R1 = 15K
R2 = 330 K,
R3 = 10 K,
Diac-Widerstand = 100 Ohm,
R4 = wie erklärt einzustellen,
C1 = 0,1 uF / 400 V.
C2, C3 = 0,1 uF / 250 V,
L1 = 10 Ampere / 220 V Drossel
Triac (Alternistor) = 10 Ampere 400 V,
Diac = gemäß dem obigen Triac.

Upgrade von Triac Soft Start mit Relais

Eine kleine Inspektion zeigt, dass die Schaltung die Optokopplerschaltung überhaupt nicht benötigt. Die Schaltung kann einfach auf folgende Weise angeordnet sein:

R2 sollte so gewählt werden, dass der Triac nur 75% der Leistung leitet.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, gibt der Triac dem Motor einen sanften Anfangsstart, bis innerhalb des nächsten Sekundenbruchteils das Relais auch leitet und dem Motor die erforderliche volle Leistung ermöglicht. Dies schützt die Aktuatorkontakte vollständig vor den anfänglichen Stromstößen und Funken.

Vereinfachtes Softstart-Design

Wie von Mr. Jim zu Recht vorgeschlagen, ist ein anfängliches Drehmoment unerlässlich, um einen Motor optimal zu starten, insbesondere wenn er belastet ist, wenn dieses anfängliche Drehmoment fehlt. Der Motor kann mit schweren Lasten unter dem Riemen stehen bleiben und innerhalb von Minuten mit dem Rauchen beginnen.

Die folgende Schaltung dient zur gemeinsamen Lösung beider Probleme. Sie verhindert den anfänglichen Stoßstrom zum EIN / AUS-Schalter und ermöglicht es dem Motor, mit einem „Kick“ zu starten, sodass er auch bei Belastung problemlos startet.

Das obige Design kann durch Entfernen des Relais noch weiter vereinfacht werden, wie unten gezeigt:

Ein technisch mehr Sound PWM-basierte Motor-Softstartschaltung kann auch versucht werden, um eine bessere Steuerung, ein besseres Drehmoment und einen zuverlässigen Start für den angeschlossenen Motor zu erhalten, selbst für 3-Phasen-Motoren.

Softstart mit kontrolliertem Phasenabbruch

Eine andere Möglichkeit, Triacs durch schrittweises Phasen-Chopping zu implementieren, um einen langsamen Softstart und einen langsamen End- oder Slow-Stop-Schaltkreis für schwere Maschinenmotoren einzuleiten, damit die Motoren schrittweise Start-Stopp-Aktionen ausführen können, anstatt abrupt ein- und auszuschalten.

Die Idee soll im Wesentlichen einen geringeren Verschleiß des Motors gewährleisten und im Verlauf der Maßnahmen zusätzlich Strom sparen.

Die Idee wurde von Herrn Bernard Botte angefordert.

Sehr geehrter Herr Swagatam,
Entschuldigung für mein Englisch, trotzdem danke für jede Antwort, die Sie vor der Frage geben werden. Ich benutze verschiedene Geräte, um Holz mit einem Universal-Wechselstrommotor zu handhaben, der ursprünglich für einen Bereich zwischen 230 und 240 Volt und 50 Hz ausgelegt war (aber ich bemerke in bestimmten Teilen meines Landes auch 250 V), weil ich viel von verschiedenen Maschinentypen benötige, und das war nur für Hobby.

Ich kaufe die billigsten Maschinen, die ich finden kann (ich korrigiere bestimmte mechanische Probleme), für andere Maschinen. Ich benutze auch einen Dimmer (hausgemacht, basierend auf dem vom Staubsauger verwendeten und von NINA67 modifizierten System) und es funktioniert großartig.

Ich benutze aber auch einen Hobel / Dicker mit einem Motor, der sich mit 18000 T / min dreht. Es scheint gemacht zu sein, keine Lizenzgebühren für die Räumung von Urheberrechten zu zahlen. Bevor ich ein Problem hatte, dachte ich, es sei ein Motor, der mit 3000 t / min (2700) läuft und mit 2 (wie andere) mit einem Riemen multipliziert wird, um eine anständige Geschwindigkeit von 6000 t / m (5400) zu erreichen. Und ich benutze den Dimmer nicht.

Der Motor läuft mit +/- 18000: 3 = 6000 !!! Da ich die günstigen Kosten dieser Maschine kenne, benutze ich sie wie einen „guten Vater“ nicht intensiv usw. Aber eines Tages gab es einen Rauch

Die Maschine raucht und ich steige von der Maschine ab, um den Motor zu isolieren und das Feuer zu beseitigen. (Die Maschine war unter Garantie, aber ich muss viel Kilometer zurücklegen, um einen Austausch durchzuführen. Und dort sagen sie mir nicht, dass es ein bekanntes und wiederkehrendes Problem war ... aber ... sie wissen es!)

In der Tat, als alles kalt war. Ich schaue auf die Achse, die sich dreht. Er scheint bei jedem Start auch auf die gegenüberliegende Seite des Zahnriemens zu schießen. Als gäbe es keinen Züchter.

Ich zeige den Motor in einer Firma, die verschiedene Motortypen verkauft.

Sie machen auch Überholungen, aber sie erklären mir, dass es ein 'exotischer' Motor war, aber sie stellten die gleiche Diagnose ein. Start zu schnell Also kommen meine Frage: Könnten Sie bitte einen Schaltplan erstellen, um einen 'sanften Start / weiches Ende' für verschiedene zu haben Universalmotoren in der Tat, wenn ich mein Dimmersystem auf der Basis von BTA 16 800 cw (besser als die anderen oben genannten) verwende, scheint es in Ordnung zu sein, aber ich habe nur 3 davon gemacht. Ich möchte das in jede große Maschine integrieren.

Und benutze nur den Ein / Aus-Schalter. Ich möchte also eine Taste zum 'Einschalten' und eine zum 'Ausschalten' oder einen Ein / Aus-Schalter verwenden.

Aber auch ein Potentiometer zur Auswahl des Mindestpegels (abhängig von der Leistung der einzelnen Motoren) bei laufendem Motor und ein Potentiometer zur Auswahl des Zeitpunkts (555) zwischen dem langsamen Start und der vollen Geschwindigkeit (möglicherweise auch eine Abkürzung des Triacs mit einem Relais zu Haben Sie volle Geschwindigkeit und eine grüne LED, wenn es für das Ausschalten relevant ist (aber es wird schön sein), kann sich das Timing möglicherweise verringern. Warum am Ende, weil der zusätzliche Strom und die Probleme gebunden sind.

Hinweis: Ich habe diese Anwendung mit „fpla“ oder dedizierten Prozessoren gesehen, bin mir aber sicher, dass dies auch mit diskreten Komponenten möglich ist. Warum kann ich das nicht? Weil ich die Motoren nie richtig studiere, aber zum Beispiel weiß, dass dies nicht der Fall ist Richtig, um den Motor mit einem Nulldurchgangssystem zu starten, da er einen maximalen Strom liefert und das gleiche Problem (FEUER!) mit dem Paar beim Start und maximalem Strom verursacht.

Ich habe gesehen, dass diese Anfrage in einem anderen Forum andere Jobmechaniker Holz usw. berührt hat. Ohne Antwort und die Leute sagen auch, wenn es mit einem Potentiometer funktioniert, aber wenn Sie von einer Maschine zu einer anderen wechseln, können Sie Fehler machen usw.… Grüße Botte Bernard (Belgien) bitte Stellen Sie meine Adresse nicht ins Netz. Ich mag auch in Ihrer Präsentation das Datenblatt, weil es nicht so einfach ist, es zu haben, ohne zu bezahlen

Bernard Botte

Entwerfen des Stufenphasensteuerkreises

Die angeforderte Idee einer Schaltschaltung für Softstart- und Softstoppmotoren kann unter Verwendung eines einfachen Triac-basierten Dimmerschalterkonzepts implementiert werden, wie in den folgenden Diagrammen dargestellt:

Unter Bezugnahme auf die obigen Diagramme zeigt das erste Diagramm einen Standardlichtdimmer oder eine Lüfter-Dimmer-Schaltschaltung mit einem Hochleistungs-Triac BTA41A / 600.

Der Abschnitt, der das „4-Triac-Modul“ anzeigt, ist normalerweise mit einem Potentiometer belegt, um eine manuelle Einstellung der Drehzahlregelung zu ermöglichen, wobei eine Einstellung mit niedrigerem Widerstand eine höhere Drehzahl am Lüftermotor erzeugt und umgekehrt. Bei diesem Soft-Start-Soft-Stop-Design wird dieser Topfabschnitt durch das angegebene 4-Triac-Modul ersetzt, das im zweiten Diagramm ausführlich dargestellt werden kann.

Hier sehen wir 4 parallel angeordnete Triacs mit 4 einzelnen 220K-Widerständen an ihrem oberen MT1-Arm und 4 einzelnen Kondensatoren an ihren Gates mit unterschiedlichen Werten und einer Art sequentieller Reihenfolge von hoch bis niedrig. Wenn S1 eingeschaltet wird, schaltet der Triac mit dem Kondensator mit dem niedrigsten Wert zuerst ein, was einen relativ langsamen Start des Motors ermöglicht, da der entsprechende 220K-Widerstand an seinem MT1 geschaltet wird.

Innerhalb weniger Millsekunden leitet der nächste nachfolgende Triac, der den nächst kleineren Wert hat, und fügt parallel zum früheren 220K-Widerstand einen eigenen 220K-Widerstand hinzu, wodurch der Motor etwas mehr Drehzahl gewinnen kann. Ebenso schalten sich der dritte und der vierte Triac innerhalb der nächsten Millisekunden nacheinander ein, wodurch zwei weitere 220K-Parallelwiderstände in den Bereich aufgenommen werden, wodurch der Motor schließlich seine maximale Drehzahl erreichen kann.

Die obige sequentielle Drehzahlerhöhung am Motor ermöglicht es dem Motor, den beabsichtigten langsamen Startschalter EIN zu erreichen, wie vom Benutzer gewünscht.

Ganz ähnlich, wenn der Schalter S1 ausgeschaltet wird, schalten die relevanten Kondensatoren in derselben Reihenfolge, jedoch in absteigender Weise, aus, was den Motor an einem plötzlichen Stopp hindert, stattdessen einen schrittweisen langsamen Stopp oder ein langsames Ende seiner Geschwindigkeit verursacht.

Feedback von Herrn Bernard:

Sehr geehrter Herr Swag, zunächst einmal vielen Dank für Ihre schnelle Antwort. Weil du mir sagst, dass du ein Timing-Problem hast, habe ich mein Betriebssystem auf Linux Mint 18,1 'Serena' geändert, also musste ich das gesamte Programm, das ich brauche, neu installieren und testen (einrichten!). Anscheinend scheint alles in Ordnung zu sein ! In Bezug auf den ersten Schaltplan stelle ich fest, dass Sie den Schaltplänen auf der Oberseite keinen Wert geben, daher greife ich ihn unter 'So erstellen Sie einen einfachsten Triac-Dimmer-Schaltkreis' auf.

Teileliste für die oben genannte erweiterte Lüfterdimmerschaltung (C1) C7 = 0,1u / 400V
(C2, C3) C8, C9 = 0,022 / 250 V,
(R1) R9 = 15 K,
(R2) R10 = 330 K,
(R3) R11 = 33 K,
(R4) R12 = 100 Ohm, VR1 = 220 K oder 470 K linear => Ersetzt durch ein geniales 4-Triacs-Modul
Diac = DB3,
Triac = BT136 => BTA41 600
L1 = 40 uH

Über das zweite Schema so einfache Lösung habe ich nie geträumt !!! so schnell wie möglich getestet werden Genial! wir sagen auf französisch.

Ich weiß nicht, dass Sie für solche Wechselstromanwendungen polarisierte Kondensatoren verwenden können! Und auch diese 50 Volt waren ausreichend! Ich Sie haben einen Moment zu erklären, warum -

Vielleicht werde ich es dieses Wochenende versuchen, wenn ich alle Komponenten habe. Ich bevorzuge die Verwendung neuer Kondensatoren, deren Bestand sich seit 1993 nie geändert hat!

Tatsächlich habe ich verschiedene Methoden ausprobiert, zum Beispiel Opto Triac (MOC), aber ich muss auch die Frequenz des Wechselstromnetzes auswählen, auch eine andere, die auf Ihrer schematischen Schaltung der Ofentemperaturregler basiert, aber mit einem Auf-Ab-Zähler 4516b und 555 usw. usw. kompliziert

Danke vielmals

Grüße

B. Fass

Meine Antwort:

Danke lieber Bernard,

Das Bild, das Sie in die Konversation eingefügt haben, wurde nicht richtig angehängt und daher nicht angezeigt, aber ich habe es jetzt korrigiert und wieder im Artikel veröffentlicht.

Ich habe die Kappen mit 50 V bewertet, da R9 ein 33K- oder 68K-Widerstand sein soll, der den Strom erheblich senkt und die Kondensatoren nicht brennen lässt. Dies ist mein Verständnis.

Ich habe polarisierte Kondensatoren verwendet, weil das Gate eines Triacs mit einem Gleichstromantrieb arbeitet, aber ja, Sie haben Recht, um es für die Kondensatoren gleichstrom zu machen, müssen wir einen 1N4007 in Reihe mit den Gate-1K-Widerständen hinzufügen.

Wenn nun in Bezug auf dieses Design angenommen wird, dass die Idee nicht sehr reibungslos funktioniert oder nicht die erwarteten Ergebnisse liefert, könnten wir den vorhandenen Gate-Antrieb für die 4 Triacs in optokopplerbasierte Treiber umwandeln und dieselbe sequentielle verzögerte Umschaltung durchführen, jedoch über eine externer Gleichstromkreis. Dieser Stromkreis hat letztendlich das Potenzial, die beabsichtigten Ergebnisse entweder auf diese oder jene Weise zu liefern. Grüße Swag