Un arrencador suau és qualsevol dispositiu que controla l’acceleració d’un motor elèctric mitjançant el control de la tensió aplicada.
Ara recordem breument la necessitat de tenir un arrencador per a qualsevol motor.
Un motor d’inducció pot iniciar-se automàticament a causa de la interacció entre el flux de camp magnètic giratori i el flux de bobinatge del rotor, provocant un alt corrent del rotor a mesura que augmenta el parell. Com a resultat, l’estator treu corrent elevat i, quan el motor arriba a la màxima velocitat, s’obté una gran quantitat de corrent (superior al corrent nominal) i això pot provocar l’escalfament del motor i, finalment, el dany. Per evitar-ho, calen arrencadors de motors.
L’arrencada del motor pot ser de 3 maneres
- Aplicació de la tensió a plena càrrega a intervals de temps: arrencada directa en línia
- Aplicació de tensió reduïda gradualment: Start Delta Star i Starter suau
- Aplicació d’inici de bobinatge parcial: arrencador d’autotransformador
Definició d'un arrencada suau
Ara anem a canviar la nostra atenció particular a l’arrencada suau.
En termes tècnics, un arrencador suau és qualsevol dispositiu que redueix el parell aplicat al motor elèctric. Generalment consisteix en dispositius d’estat sòlid com tiristors per controlar l’aplicació de la tensió d’alimentació al motor. L’arrencador funciona sobre el fet que el parell és proporcional al quadrat del corrent d’arrencada, que al seu torn és proporcional a la tensió aplicada. Així, el parell i el corrent es poden ajustar reduint la tensió en el moment d’engegar el motor.
Hi pot haver dos tipus de control mitjançant l'arrencada suau:
Control obert : S’aplica una tensió d’arrencada amb el temps, independentment del corrent extret o de la velocitat del motor. Per a cada fase, es connecten dos SCR d'esquena amb esquena i els SCR es realitzen inicialment amb un retard de 180 graus durant els respectius cicles de mitja ona (per als quals es realitza cada SCR). Aquest retard es redueix gradualment amb el temps fins que la tensió aplicada s’accelera fins a la tensió d’alimentació completa. Això també es coneix com a sistema de rampa de tensió temporal. Aquest mètode no és rellevant ja que no controla l’acceleració del motor.
Control de bucle tancat : Es controla qualsevol de les característiques de sortida del motor, com ara el corrent extret o la velocitat, i es modifica la tensió d’arrencada en conseqüència per obtenir la resposta necessària. Es controla el corrent en cada fase i, si supera un determinat punt de configuració, s’atura la rampa de tensió horària.
Per tant, el principi bàsic de l’arrencador suau és que controlant l’angle de conducció dels SCR es pot controlar l’aplicació de la tensió d’alimentació.
2 components d'un arrencador suau bàsic
- Interruptors d’alimentació com els SCR que han de ser controlats de forma de manera que s’apliquin per a cada part del cicle. Per a un motor trifàsic, es connecten dos SCR esquena amb esquena per a cada fase. Els dispositius de commutació s’han de classificar almenys tres vegades més que la tensió de línia.
- Lògica de control utilitzant controladors PID o microcontroladors o qualsevol altra lògica per controlar l’aplicació de la tensió de la porta al SCR, és a dir, per controlar l’angle de tret dels SCR per fer que el SCR es condueixi a la part requerida del cicle de tensió d’alimentació.
Exemple de treball del sistema electrònic d'arrencada suau per a motor d'inducció trifàsica
El sistema consta dels components següents.
- Dos SCR esquena amb esquena per a cada fase, és a dir, 6 SCR en total.
- Controleu els circuits lògics en forma de dos comparadors: LM324 i LM339 per produir el nivell i la tensió de la rampa i un optoisolador per controlar l'aplicació de la tensió de la porta a cada SCR en cada fase.
Un circuit d'alimentació per proporcionar la tensió d'alimentació de corrent continu requerida.
Esquema de blocs que mostra el sistema electrònic d’arrencada suau del motor d’inducció trifàsic
El voltatge de nivell es genera mitjançant el comparador LM324 el terminal inversor del qual s’alimenta mitjançant una font de tensió fixa i el terminal no inversor s’alimenta a través d’un condensador connectat al col·lector d’un transistor NPN. La càrrega i la descàrrega del condensador fan que la sortida del comparador canviï en conseqüència i que el nivell de tensió canviï de més alt a més baix. Aquest voltatge de nivell de sortida s'aplica al terminal no inversor d'un altre comparador LM339 el terminal inversor del qual s'alimenta mitjançant una tensió de rampa. Aquesta tensió de rampa es produeix mitjançant un altre comparador LM339 que compara la tensió de CC pulsant aplicada al seu terminal d'inversió amb la tensió de CC pura del seu terminal no inversor i genera un senyal de referència de voltatge zero que es converteix en un senyal de rampa mitjançant la càrrega i descàrrega d'un condensador d'electròlits.
El 3rdel comparador LM339 produeix un senyal d’amplada d’impulsos elevat per a cada voltatge d’alt nivell, que disminueix gradualment a mesura que es redueix el voltatge de nivell. Aquest senyal s'inverteix i s'aplica a l'Optoisolador, que proporciona impulsos de porta als SCR. A mesura que disminueix el nivell de tensió, l'amplada del pols de l'Optoisolador augmenta i més l'amplada del pols, menor és el retard i, gradualment, el SCR s'activa sense retard. Així, controlant la durada entre els polsos o el retard entre aplicacions de polsos, es controla l'angle de tret de SCR i es controla l'aplicació del corrent de subministrament, controlant així el parell de sortida del motor.
Tot el procés és un sistema de control de bucle obert on es controla el temps d'aplicació dels impulsos que desencadenen la porta a cada SCR en funció de com abans disminueix la tensió de la rampa a partir del voltatge de nivell.
Avantatges de Soft Start
Ara que hem après sobre com sistema electrònic d’arrencada suau funciona, recordem algunes de les raons per les quals es prefereix a altres mètodes.
- Millora de l'eficiència : L'eficiència del sistema d'arrencada suau que utilitza interruptors d'estat sòlid és més deguda al baix voltatge en estat.
- Inici controlat : El corrent d'arrencada es pot controlar sense problemes alterant fàcilment la tensió d'arrencada i això assegura arrencada suau del motor sense cap tipus de sacsejades.
- Acceleració controlada : L'acceleració del motor es controla sense problemes.
- Baix cost i mida : Això s'assegura amb l'ús d'interruptors d'estat sòlid.
