Переносной стенд для демонстрации плавного пуска однофазных электродвигателей переменного и постоянного тока, регулятор мощности активной нагрузки

Узакова Э.У.

ГАОУ СПО «Нижнекамский технологический колледж»

ПЕРЕНОСНОЙ СТЕНД ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПЛАВНОГО ПУСКА ОДНОФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО

И ПОСТОЯННОГО ТОКА, РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

Известно, что прямой пуск электродвигателей сопровождается потреблени­ем из сети тока в 6-10 раз превышающего значение номинального тока. Это вызывает перегрев обмоток двигателя. Кроме того, большие пусковые токи приводят к падению напряжения питающей сети, следовательно, вызывает от­ключение контактов и сбоев в цепях управления. Прямой пуск двигателя насоса сопровождается резким увеличением давле­ния в трубопроводе, называемым гидравлическим ударом. Особо надо отметить проблему пуска электродвигателей вентиляторов, ко­торые характеризуются большими значениями момента инерции, приводящим к длительным пускам. При прямом пуске двигатели длительное время подвергаются воздействию ударных токов, а на вал двигателя передаются большие механические усилия. Тяжелый пуск характерен дробилкам, мельницам, мешалкам, поршневым компрессорам, транспортерам, конвейерам, а также механизмам с редукторами.

Решить проблемы, связанные с тяжелым пуском, призваны устройства плавного пуска (УПП). Устройство УПП представляет собой электронный ре­гулятор напряжения, выполненный на тиристорах. Основное назначение уст­ройства плавного пуска - плавный разгон асинхронного двигателя до номи­нальной скорости, путем бесступенчатого управляемого повышения напряже­ния на статоре двигателя. Регулирование напряжения осуществляется систе­мой импульсно-фазового управления. Плавный останов двигателя - это еще одна полезная функция, которую можно реализовать с использованием УПП.

В УПП используется принцип фазовой регулировки напряжения с помо­щью тиристорного регулятора. На выходе тиристорного регулятора формиру­ется напряжение постоянной частоты и регулируемым среднеквадратичным значением. Критический момент при таком регулировании будет снижаться пропорционально напряжению.

Регулирование с помощью преобразователя частоты требует предвари­тельно изучения, как преобразователя, так и двигателя, на предмет возможно­сти совместной работы. Этот способ оптимален в реверсивных и там, где нуж­но изменять скорость двигателя.

В этом проекте регулирование напряжения на нагрузке (паяльник, ТЭН, вен­тилятор, лампа накаливания, двигатель, трансформатор), осуществляется одной кнопкой.

Условный уровень выходного напряжения отображается одним индикатором в 16-ричном формате (1,2,3,....D,E,F) или графическим дисплеем с изображением графика разгон/работа/торможение.

Стенд выполнен в переносном варианте в стальном кейсе. В основе стенда ле­жит регулятор напряжения, для наглядности принципов и процессов, управление регулятором - ручное.

Функционально регулятор состоит из нескольких узлов: узла графического дисплея, силовой части с индикатором нагрузки, цифрового дисплея, кнопки управления с индикатором, блок-схема стенда (Рис.1), электронного блока регулятора со своими источниками питания (Рис.2).

Рис. 1. Блок-схема стенда плавного пуска электродвигателей

Рис. 2. Электронный блок регулятора со своими источниками питания

Схему можно разделить на два самостоятельных функциональных узла: непо­средственно сам регулятор, изменяющий напряжение на нагрузке от 0 до почти 100% и схема индикации, отображающая относительный уровень выходного на­пряжения в формате 0, 1, 2,...F. К выходу регулятора можно подключить паяль­ник, лампу накаливания, электродвигатель однофазный переменного или посто­янного тока. Управление осуществляется одной кнопкой по алгоритму: первое нажатие и удержание - автоматическое увеличение выходного напряжения, вто­рое нажатие и удержание - автоматическое снижение, и т.д.

Источник питания устройства выполнен по классической схеме на транс­форматоре Т1, диодах в мостовом включении VD1-VD4, фильтрующих пульса­ции конденсаторах С5, С6 и С7, микросхеме-стабилизаторе DA1. Диод VD10 ис­ключает влияние конденсатора С5 на работу формирователя пилообразного на­пряжения.

 «Графический дисплей» выполнен в виде графика между осями: напряже­ние (вертикальная ось) и время (горизонтальная ось). Он отображает изменение напряжения на двигателе во времени. Этот дисплей работает только в режиме «двигатель переменного тока». На дисплее отображаются ветви разгона и тормо­жения, наклонные участки зеленые дорожки. Красная дорожка горизонтальный участок - двигатель вышел на рабочий режим.

Силовая часть стенда включает в себя: тумблер включения питания стенда; защитные предохранители «выхода» и трансформаторов питания электроники. Узел имеет выходные клеммы для подключения нагрузки «барашек» и розетка. Клеммы «нагрузка» коммутируются переключателем с нейтральным положени­ем. Этот тумблер может подключать выходные клеммы либо прямо к сети 220В, либо к выходу регулятора. Также тумблер имеет нейтральное положение.

ЛИТЕРАТУРА

1.   Акимова        Н.А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрическо­го и электромеханического оборудования. – М., Издательский центр «Акаде­мия», 2004

2.   Сибикин         М.Ю. Справочник по эксплуатации электроустановок промыш­ленных предприятий. – М., «Высшая школа», 2002

3.   Сибикин М.Ю. Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий. – М., Издательский центр «Академия», 2004

4.   Ермаков М. Плавный пуск. От теории к практике/ Ермаков М.//Компоненты и технологии. – 2006. №2