Agregar un arranque suave a los motores de las bombas de agua: reducir los problemas de quemado del relé

En esta publicación, analizamos algunos ejemplos de circuitos de arranque suave innovadores y simples que pueden implementarse con motores de servicio pesado para que puedan iniciarse con un arranque suave o un arranque lento lento en lugar de un arranque repentino y desigual.

Por qué el arranque suave es crucial para motores pesados

Cuando están involucrados sistemas de motores pesados ​​o motores de alta corriente, el aumento de corriente de encendido inicial a menudo se convierte en un problema. Esta sobretensión tiende a provocar un gran arco eléctrico a través de los contactos del relé de la bomba, lo que provoca corrosión y reduce su vida útil debido al estrés y al desgaste.

El arco de alta corriente no solo causa problemas de contacto de relé, sino que también afecta los circuitos electrónicos circundantes, lo que hace que se cuelguen o se alteren debido a la gran cantidad de interferencia de RF generada durante el encendido del motor.

Sin embargo, proteger el costoso relé del motor se convierte en el principal problema en tales situaciones. Aunque hay muchos contactores mecánicos disponibles para controlar la tensión del motor, estos sistemas no son eficientes y son ineficaces contra las emisiones de RF.

Se espera que el circuito electrónico simple que se presenta a continuación pueda eliminar todos los problemas relacionados con la generación de sobretensión de encendido del interruptor de motor pesado y la protección de contacto de relé.

La figura muestra un circuito de interruptor de atenuación simple que incorpora una configuración triac y diac ordinaria, que se puede usar de manera muy efectiva para agregar un arranque suave a cualquier motor de CA pesado de alta corriente.

Diseño de un arranque suave usando Triac Phase Chopping

Aquí, la olla de control ha sido reemplazada por una caja LED / LDR. Como sabemos, en los reguladores de intensidad normales se utiliza una resistencia variable para controlar las velocidades del ventilador. Aquí, la resistencia variable se reemplaza con una disposición LED / LDR. Significa que ahora la velocidad del motor, o en otras palabras, la corriente al motor se puede controlar controlando la intensidad del LED adjunto a través de un disparador externo.

Eso es exactamente lo que se hace aquí. Cuando el relé del motor se enciende, ya sea mediante un interruptor o mediante un circuito de control electrónico, como un circuito controlador de nivel de agua, el LED del regulador de intensidad adjunto también se enciende simultáneamente.

El LED enciende el triac y el motor conectado.

Al ser un dispositivo de estado sólido, el interruptor de atenuación actúa un poco más rápido que el relé y, por lo tanto, el motor se activa primero a través del triac del atenuador y, justo después de unos pocos milisegundos, los contactos del relé en cuestión pasan por alto el triac.

El proceso anterior elimina por completo cualquier chispa del contacto del relé, ya que el triac ya ha absorbido gran parte de la corriente y el relé solo tiene que asumir suavemente la conducción del motor ya encendida.

Aquí, el brillo del LED del optoacoplador es crucial y debe configurarse de manera que el triac esté encendido solo en un 75%.

Este ajuste salvará al triac de la transitoria de corriente pesada inicial y ayudará a que todo el sistema dure muchos años.

La resistencia R4 puede configurarse apropiadamente para lograr un brillo óptimo sobre el LED.

Diagrama de circuito

Lista de partes

R1 = 15 K
R2 = 330.000,
R3 = 10 K,
Resistencia Diac = 100 ohmios,
R4 = a ajustar como se explica,
C1 = 0,1 uF / 400 V
C2, C3 = 0,1 uF / 250 V,
L1 = estrangulador de 10 amperios / 220 V
Triac (alternistor) = 10 amperios 400 V,
Diac = según el triac anterior.

Actualización de Triac Soft Start con relé

Una pequeña inspección revela que el circuito en realidad no requiere el circuito optoacoplador en absoluto. El circuito se puede organizar simplemente de la siguiente manera:

R2 debe seleccionarse de modo que el triac conduzca solo el 75% de la potencia.

Cuando se enciende la energía, el triac proporciona un arranque inicial suave al motor hasta dentro de la siguiente fracción de segundo cuando el relé también conduce y habilita al motor la potencia completa requerida. Esto protege completamente los contactos del actuador de los picos de corriente y chispas iniciales,

Diseño de arranque suave simplificado

Como correctamente sugirió Jim, un par inicial es imperativo para iniciar un motor de manera óptima, especialmente cuando está cargado, si este par inicial está ausente. el motor podría atascarse con cargas pesadas debajo de su cinturón y podría comenzar a humear en minutos.

El siguiente circuito está diseñado para resolver ambos problemas juntos, inhibe la sobrecorriente inicial al interruptor de ENCENDIDO / APAGADO y aún permite que el motor arranque con una 'patada' para que se inicie sin problemas incluso cuando está cargado.

El diseño anterior se puede simplificar aún más quitando el relé, como se muestra a continuación:

Un technicallu más sonido Circuito de arranque suave de motor basado en PWM También se puede probar para obtener un mejor control, un mejor par y un arranque confiable para el motor conectado, incluso para motores trifásicos.

Arranque suave con corte de fase controlado

Otra forma de implementar triacs a través del corte de fase escalonada, para iniciar un circuito de arranque lento lento y final lento o parada lenta para motores de máquinas pesadas, de modo que los motores puedan pasar por acciones de arranque y parada gradual en lugar de encender / apagar abruptamente.

Básicamente, la idea tiene como objetivo garantizar un menor desgaste del motor y, además, ahorrar electricidad durante el curso de las acciones.

La idea fue solicitada por el Sr. Bernard Botte.

Estimado Sr. Swagatam:
Lo siento por mi inglés, gracias de todos modos por cualquier respuesta que darás antes de la pregunta. Utilizo diferentes aparatos para manipular madera con un motor de CA universal fabricado originalmente para un rango entre 230 y 240 voltios 50 hz (pero noto que en cierta parte de mi país también 250 V) porque necesito muchos tipos diferentes de máquinas y eso fue solo para Hobby.

Compro las máquinas más baratas que puedo encontrar (corrijo ciertos problemas mecánicos) para otras máquinas. También utilizo un atenuador (hecho en casa basado en el sistema utilizado por la aspiradora y modificado por NINA67) y funciona muy bien.

Pero también utilizo una cepilladora / regruesadora con un motor que gira a 18000 T / min. Parece hecho para no pagar regalías para desalojar los derechos de autor. Antes de tener el problema, pensé que era un motor que funcionaba a 3000 t / min (2700) multiplicar por 2 (como otros) con una correa para alcanzar una velocidad decente de 6000 t / m (5400) Lo siento no. Y no uso el atenuador.

El motor funciona a +/- 18000: 3 = 6000 !!! Conociendo el bajo costo de esa máquina, la uso como un 'buen padre', no de manera intensiva, etc. Pero un día hubo un

La máquina fuma y desmonto la máquina para aislar el motor para desalojar el fuego. (La máquina estaba en garantía, pero necesito recorrer muchos kilómetros para hacer un cambio. Y ahí, no me dicen que era un problema muy conocido y recurrente ... pero ... ¡lo saben!)

De hecho cuando todo estaba frío. Miro el eje que gira, parece que también dispara en el lado opuesto de la correa dentada en cada arranque como si no hubiera un cultivador.

Muestro el motor en una empresa que vende diferentes tipos de motor.

También hacen reacondicionamientos, pero me explican que era un motor 'exótico' pero establecieron el mismo diagnóstico. Empiece rápido. Entonces, venga mi pregunta: ¿Podría hacer un esquema para tener un 'arranque suave / final suave' para diferentes Universalmotors de hecho, si uso mi sistema de atenuación basado en BTA 16 800 cw (mejor que el otro mencionado anteriormente), parece estar bien, pero solo he hecho 3 de ellos. Querré integrar eso en cada gran máquina.

Y use solo el interruptor de encendido / apagado. Quiero usar un botón para 'encender' y otro para 'apagar' o un interruptor de encendido / apagado.

Pero también un potenciómetro para seleccionar el nivel mínimo (dependiendo de la potencia de cada motor) cuando el motor empieza a funcionar y un potenciómetro para seleccionar la sincronización (555) entre el arranque lento y la velocidad máxima (quizás también atajar el triac con un relé para tener una velocidad máxima y un led verde si es relevante (pero será bueno) para el apagado, el tiempo puede reducirse.Por qué al final porque la corriente adicional y los problemas se unieron.

Nota: he visto esta aplicación con “fpla” o procesadores dedicados pero estoy seguro que también se puede hacer con componentes discretos. Por qué no puedo hacer eso: porque nunca estudio los motores correctamente pero sé por ejemplo que no es Correcto para arrancar el motor con un sistema de cruce por cero porque da una corriente máxima y eso hace el mismo problema (¡FUEGO!) con el par al arranque y la corriente máxima ...

He visto esta solicitud en otro foro tocando madera de otro trabajo mecánico, etc. sin respuesta y la gente dice también si funciona con un potenciómetro, pero cuando se cambia de una máquina a otra puede cometer errores, etc. Saludos Botte Bernard (Bélgica) por favor no pongas mi dirección en la red Nb también me gusta en tu presentación la hoja de datos porque no es tan fácil tenerla sin pagar

Bernard Botte

Diseño del circuito de control de fase escalonada

La idea solicitada de un circuito de conmutación de motor de arranque suave y parada suave se puede implementar utilizando un concepto simple de interruptor de atenuación basado en triac, como se presenta en los siguientes diagramas:

Haciendo referencia a los diagramas anteriores, el primer diagrama muestra un atenuador de luz estándar o un circuito de interruptor de atenuación del ventilador utilizando un triac de servicio pesado BTA41A / 600.

La sección que indica el “módulo 4 triac” normalmente está ocupada por un potenciómetro para permitir un ajuste manual del control de velocidad, donde un ajuste de menor resistencia genera mayor velocidad en el motor del ventilador y viceversa. En este diseño de arranque suave y parada suave, esta sección de olla se reemplaza con el módulo de 4 triac indicado que se puede visualizar detalladamente en el segundo diagrama.

Aquí vemos 4 triacs dispuestos en paralelo con 4 resistencias individuales de 220K en su brazo superior MT1, y 4 capacitores individuales en sus puertas con diferentes valores, y con una especie de orden secuencial de mayor a menor. Cuando S1 se enciende, el triac que tiene el condensador de valor más bajo se enciende primero, lo que permite un arranque a velocidad relativamente lenta en el motor debido a la conmutación de la resistencia de 220K relevante en su MT1.

En unos pocos milisegundos, el siguiente triac posterior conduce, que tiene el siguiente valor más pequeño, y agrega su propia resistencia de 220 K en paralelo con la resistencia anterior de 220 K, lo que permite que el motor gane algo más de velocidad. Idénticamente, el tercer y cuarto triacs también se encienden secuencialmente dentro de los siguientes milisegundos, agregando así dos resistencias en paralelo de 220K más en el rango, lo que finalmente permite que el motor alcance su velocidad máxima.

El aumento de velocidad secuencial anterior en el motor permite que el motor logre el interruptor de arranque lento previsto en ON, según lo desee el usuario.

De manera muy similar, cuando el interruptor S1 se APAGA, los condensadores relevantes se APAGAN en el mismo orden pero de manera descendente, lo que inhibe al motor de una parada repentina, en lugar de eso provoca una parada lenta escalonada o un final lento de su velocidad.

Comentarios del Sr. Bernard:

Estimado señor Swag: Primero que nada, gracias por su rápida respuesta. Debido a que me dice que tiene un problema de sincronización, cambié mi sistema operativo a linux mint 18,1 'Serena', así que tengo que reinstalar todo el programa que necesito y probarlo (¡configúrelo!) Así que aparentemente todo parece funcionar bien ! Acerca del primer esquema, noto que no le da ningún valor a los esquemas del lado superior, así que lo recojo de 'Cómo hacer un circuito de interruptor de atenuación Triac más simple'

Lista de piezas para el circuito atenuador de ventilador mejorado anterior (C1) C7 = 0.1u / 400V
(C2, C3) C8, C9 = 0.022 / 250V,
(R1) R9 = 15K,
(R2) R10 = 330K,
(R3) R11 = 33K,
(R4) R12 = 100 Ohms, VR1 = 220K o 470K linear => Reemplazado por el módulo genial 4 triacs
Diac = DB3,
Triac = BT136 => BTA41 600
L1 = 40uH

Sobre la segunda solución esquemática tan simple que nunca había soñado !!! para ser probado lo antes posible Genial! decimos en francés.

¡No sé si puede usar condensadores polarizados para tales aplicaciones de CA! ¡Y también que 50 voltios eran suficientes! Tengo un momento para explicar por qué -

De todos modos, tal vez lo pruebe este fin de semana si tengo todos los componentes. ¡Prefiero usar condensadores nuevos, mi stock nunca cambia desde 1993!

De hecho, estaba probando diferentes formas usando, por ejemplo, opto triac (MOC), pero también necesito elegir la frecuencia de la red de CA, también otra basada en el circuito del controlador de temperatura del horno esquemático, pero con contador ascendente 4516b y 555, etc. Complicado

Muchas gracias

Saludos

B. barril

Mi respuesta:

Gracias querido Bernard,

La imagen que había insertado en la conversación no se adjuntó correctamente y, por lo tanto, no se mostraba, pero la he corregido ahora y la he vuelto a publicar en el artículo.

He clasificado las tapas a 50 V porque se supone que R9 es una resistencia de 33 K o 68 K que hará que la corriente caiga significativamente y no permita que los condensadores se quemen, según tengo entendido.

He usado capacitores polarizados porque la puerta de un triac funciona con un variador de CC, pero sí, tiene razón, para que sea CC para los capacitores, necesitamos agregar un 1N4007 en serie con las resistencias de la compuerta 1K.

Ahora, con respecto a este diseño, si supongamos que la idea no funciona muy bien o no produce los resultados esperados, podríamos modificar la unidad de compuerta existente para los 4 triacs en controladores basados ​​en optoacopladores y realizar la misma conmutación retardada secuencial pero a través de un Circuito de CC externo Por lo que este circuito, en última instancia, tiene el potencial para ofrecer los resultados previstos, ya sea de esta manera o de esa manera.