Κατασκευή και λειτουργία απευθείας κυκλώματος εκκίνησης

Το Direct Online Starter ή το DOL είναι ένα απλό ηλεκτρομηχανικό σύστημα σχεδιασμένο για εναλλαγή και προστασία κινητήρων επαγωγής.

Όλοι γνωρίζουμε ότι οι κινητήρες καταναλώνουν τρομερά ηλεκτρική ενέργεια και αυτή η υψηλή κατανάλωση ισχύος είναι το αποτέλεσμα του ρεύματος που αντλείται από την περιέλιξη του κινητήρα. Όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα που αντλείται από τον κινητήρα, τόσο υψηλότερη θα είναι η ισχύς που καταναλώνεται από αυτόν και υψηλότερη θα είναι η θερμότητα που παράγεται. Αυτή η θερμότητα συνήθως διαχέεται στο περιβάλλον μέσω ακτινοβολίας ή μέσω απευθείας επαφής. Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει σωστός αερισμός ή το περιβάλλον είναι ζεστό, τότε το τύλιγμα του οπλισμού μπορεί να καεί λόγω υπερβολικής θερμότητας.

Επομένως, το ρεύμα περιέλιξης του κινητήρα πρέπει να παρακολουθείται στενά για να αποφευχθεί η υψηλή ροή ρεύματος για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Έτσι, για να αποφευχθεί η ροή υψηλών ρευμάτων για μεγάλα χρονικά διαστήματα, οι κινητήρες διαθέτουν συνήθως συστήματα προστασίας διαφόρων τύπων.

Συνήθως, αυτά τα συστήματα προστασίας απαιτούνται για τριφασικούς βιομηχανικούς κινητήρες που οδηγούν φορτία υψηλής ισχύος. Και το Direct Online Starter είναι ένας μηχανισμός που παρέχει προστασία από υπερφόρτωση για τριφασικούς κινητήρες επαγωγής κλουβιού σκίουρου.

Οι κύριες λειτουργίες που παρέχονται από το Direct Online Starter σε τριφασικό επαγωγικό κινητήρα είναι:

• Προστασία υπερέντασης ή προστασία βραχυκυκλώματος.
• Προστασία υπερφόρτωσης.
• Ρύθμιση μεμονωμένης αλλαγής κινητήρα.

Προστασία υπερέντασης ή Προστασία βραχυκυκλώματος: Η μίζα DOL αποτελείται από MCCB (διακόπτης κυκλώματος) και ρύθμιση ασφάλειας για αποσύνδεση του κινητήρα από την παροχή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος.

Προστασία υπερφόρτωσης: Η μίζα DOL αποτελείται από μια ηλεκτρομηχανική ρύθμιση που θα αποσυνδέσει τον κινητήρα από την παροχή ρεύματος εάν ο κινητήρας είναι υπερφορτωμένος ή ο κινητήρας αντλεί ρεύμα περισσότερο από την ονομαστική τιμή.

Ρύθμιση μεμονωμένου διακόπτη κινητήρα: Δεδομένου ότι οι κινητήρες υψηλής ισχύος είναι επικίνδυνοι, οι εκκινητές DOL έχουν σχεδιαστεί με τρόπο που επιτρέπει στον πελάτη να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί έμμεσα τον κινητήρα.

Τα τρία χαρακτηριστικά που αναφέρονται παραπάνω είναι σημαντικά για κινητήρες επαγωγής χαμηλής και μέσης ισχύος που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανίες. Έτσι οι εκκινητές DOL είναι δημοφιλείς και χρησιμοποιούνται ευρέως.

Άμεση εργασία σε απευθείας σύνδεση

Για την αποφυγή σύγχυσης, θα αποσυναρμολογήσουμε τον αρχικό εκκινητή DOL και θα συζητήσουμε για κάθε ένα από τα τμήματα του.

Η εσωτερική δομή του Direct Online Starter Circuit που συζητάμε παρακάτω είναι μόνο για την κατανόηση της αρχής λειτουργίας, ο αρχικός σχεδιασμός του εκκινητή μπορεί να είναι διαφορετικός.

MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) και FUSE ενότητα:

Η παραπάνω εικόνα δείχνει τις συνδέσεις κυκλώματος μεταξύ MCCB, ασφάλειες και κινητήρα. Η βασική λειτουργία αυτής της ενότητας του εκκινητή DOL είναι η προστασία του κινητήρα από βλάβες και βραχυκύκλωμα.

Το MCCB εδώ θα επιλεγεί για να ταιριάζει με τις βαθμολογίες κινητήρα και σε περίπτωση βλάβης στις συνδέσεις ή στις περιελίξεις κινητήρα, αυτό το MCCB θα αποσυνδεθεί αμέσως αποσυνδέοντας ολόκληρο το σύστημα από την κύρια γραμμή τροφοδοσίας. Το MCCB είναι συνήθως το πρώτο στρώμα προστασίας για ολόκληρο το σύστημα όπως φαίνεται παραπάνω. Αυτά είναι επίσης εγκατεστημένα στα σπίτια μας για ασφάλεια.

Οι ασφάλειες στο κύκλωμα υπάρχουν εδώ για την προστασία του κινητήρα και άλλων συσκευών από βραχυκύκλωμα. Αυτές οι ασφάλειες θα ανατιναχτούν αμέσως σε περίπτωση βραχυκυκλώματος και αποσυνδέσουν τον κινητήρα από το ηλεκτροφόρο καλώδιο. Επίσης, η βαθμολογία ασφάλειας πρέπει να επιλέγεται με ακρίβεια για την αποφυγή ακανόνιστων εκρήξεων κατά τη λειτουργία. Αυτό μπορεί να συμβεί στην περίπτωση μαζικού ρεύματος εισροής κατά την εκκίνηση του κινητήρα, οπότε είναι σημαντικό να επιλέξετε ασφαλείς ασφάλειες. Μάθετε περισσότερα για διάφορους τύπους κυκλωμάτων προστασίας εδώ.

Τμήμα ηλεκτρομαγνητικών επαφών:

Στο παραπάνω σχήμα, φαίνεται η εσωτερική δομή της ρύθμισης επαφέα η οποία υπάρχει σε 3 φάσεις απευθείας σύνδεση μίζας και συνδέεται με έναν επαγωγικό κινητήρα.

Εδώ η τριφασική ισχύς συνδέεται στον κινητήρα μέσω τριών κανονικά ανοικτών μεταλλικών επαφών, δηλαδή «C1», «C2» και «C3». Έτσι, σε συνθήκες ηρεμίας, δεν ρέει ρεύμα στο κύκλωμα και ο κινητήρας παραμένει απενεργοποιημένος. Επίσης, αυτή τη στιγμή, το "ON BUTTON" θα είναι ανοιχτό και δεν υπάρχει ρεύμα μέσω του πηνίου.

Τώρα, εάν πατήσουμε το "ON BUTTON", τότε το πηνίο εδώ θα μαγνητιστεί λόγω της τρέχουσας ροής όπως φαίνεται παρακάτω.

Δεδομένου ότι το πηνίο παράγει ένα μαγνητικό πεδίο εδώ, το μεταλλικό μπλοκ που αιωρείται με ένα ελατήριο θα προσελκύεται στο πηνίο και κινείται προς αυτό. Τώρα που το μεταλλικό μπλοκ κινείται, ολόκληρη η διάταξη επαφών θα κινείται επίσης μαζί του όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ως αποτέλεσμα αυτής της κίνησης, οι μεταλλικές επαφές C1, C2 και C3 θα βραχυκυκλώσουν τους ανοικτούς ακροδέκτες που υπάρχουν μεταξύ της γραμμής ισχύος και των ακροδεκτών στάτορα, ενεργοποιώντας έτσι τον κινητήρα. Με πιο απλούς όρους, μετά το πάτημα του κουμπιού νομισματικά, ο κινητήρας θα πάρει ισχύ από την πηγή λόγω της κίνησης του τριφασικού επαφέα. Επίσης, με την κίνηση του τριφασικού επαφέα, το ελατήριο θα τεντωθεί και θα ασκήσει δύναμη στο μεταλλικό μπλοκ για να το επανατοποθετήσει στην αρχική του θέση.

Αφού πατήσετε στιγμιαία το κουμπί ON και το απελευθερώσετε, το ρεύμα στο πηνίο, το οποίο θα πρέπει να είναι μηδέν, θα συνεχίσει να ρέει επειδή θα υπάρξει μια άλλη διαδρομή για το ρεύμα να ρέει αφού ο τριφασικός επαφέας μετακινηθεί στην τελική θέση. Μπορείτε να δείτε στην εικόνα ένα κλειστό κύκλωμα που σχηματίζεται για να ρέει το ρεύμα μέσω της μεταλλικής επαφής «SW».

Έτσι, μετά από ένα μόνο πάτημα του «ON BUTTON», ο τριφασικός επαφέας θα κλειδώσει τον εαυτό του με τη βοήθεια της μεταλλικής επαφής «SW» και θα διατηρήσει τη σύνδεση μεταξύ τριφασικής ισχύος και του κινητήρα.

Τώρα, για να σταματήσουμε τον κινητήρα, θα πρέπει να προσθέσουμε ένα άλλο κουμπί στο παραπάνω κύκλωμα όπως παρακάτω.

Εδώ το "OFF BUTTON" θα λειτουργήσει ως βραχυκύκλωμα σε θέση ηρεμίας και έτσι δεν θα υπάρξει καμία αλλαγή στη λειτουργία του κυκλώματος που συζητήσαμε παραπάνω. Αλλά μόλις πατηθεί το κουμπί «OFF», ο βρόχος κυκλώματος που σχηματίζεται μεταξύ της γραμμής τροφοδοσίας και του πηνίου θα σπάσει, με αποτέλεσμα το ρεύμα να ρέει μέσω του πηνίου στο μηδέν. Τώρα που το ρεύμα μέσω του πηνίου είναι μηδέν, το πηνίο θα αρχίσει να απομαγνητίζεται και μόλις το πηνίο χάσει πλήρως τον μαγνητισμό του, ο τριφασικός επαφέας κινείται πίσω στην αρχική του θέση λόγω της δύναμης που ασκείται από το τεντωμένο ελατήριο. Προφανώς, τώρα που ο τριφασικός επαφέας μετακινήθηκε πίσω σε ηρεμία, η τάση τροφοδοσίας στον κινητήρα θα σπάσει, με αποτέλεσμα τη διακοπή των κινήσεων του ρότορα.

Ακόμα και μετά την απελευθέρωση του κουμπιού διακοπής, ο τριφασικός επαφέας θα παραμείνει σε ηρεμία μέχρι να πατηθεί ξανά το κουμπί εκκίνησης για να μαγνητίσει το πηνίο. Ως εκ τούτου, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι χρησιμοποιώντας αυτήν τη ρύθμιση, μπορούμε να θέσουμε τον κινητήρα σε λειτουργία για πάντα πατώντας ένα κουμπί και να σταματήσουμε τον κινητήρα για πάντα πατώντας το άλλο κουμπί.

Τμήμα προστασίας από υπερφόρτωση:

Το βασικό μέρος της ενότητας προστασίας από υπερφόρτωση είναι τα τρία πηνία G1, G2 και G3 όπως φαίνεται στο σχήμα. Αυτά τα τρία πηνία φέρουν το ίδιο ρεύμα με το τύλιγμα του οπλισμού όπως είναι σε σειρά με τον τριφασικό επαγωγικό κινητήρα. Έτσι, όποτε ο κινητήρας αντλεί την ισχύ από το καλώδιο τροφοδοσίας, αυτές οι τρεις περιελίξεις μαγνητίζονται. Και κάθε φορά που μαγνητίζονται, οι μεταλλικοί δακτύλιοι που στερεώνονται στον άξονα θα προσελκύονται από τα πηνία. Κανονικά, αυτό δεν θα είναι πρόβλημα, αλλά θα γίνει εμφανές όταν ο κινητήρας είναι υπερφορτωμένος.

Για να κατανοήσουμε λοιπόν τη λειτουργία αυτής της ενότητας, ας θεωρήσουμε ότι ο κινητήρας ήταν ΕΝΕΡΓΟΣ πριν από λίγο και ότι είναι υπερφορτωμένος. Τώρα με τον κινητήρα είναι πολύ φορτωμένο, το τύλιγμα οπλισμού θα αντλήσει βαριά ρεύματα από την πηγή ισχύος και έτσι μαγνητίζει τα πηνία G1, G2 και G3 σε μεγάλο βαθμό έμμεσα. Παρουσία αυτού του βαρύ μαγνητικού πεδίου, οι μεταλλικοί δακτύλιοι θα ξεπεράσουν την αντίσταση του ελατηρίου για να ευθυγραμμιστούν με τα αντίστοιχα πηνία τους. Και όταν οι μεταλλικοί δακτύλιοι μετακινηθούν στην τελική θέση, η «επαφή OL» θα αλλάξει επίσης μαζί τους για να σπάσει το βρόχο του «COIL-L».

Έτσι, το τελικό αποτέλεσμα του κινητήρα με μεγάλη φόρτωση είναι η θραύση του τρέχοντος βρόχου που σχηματίζεται μεταξύ της γραμμής ισχύος και του «COIL-L». Μπορούμε να δούμε εδώ ότι αυτό βασικά λειτουργεί όπως πατώντας το κουμπί διακοπής που αναφέραμε παραπάνω. Τα τελικά αποτελέσματα και στις δύο περιπτώσεις απενεργοποιούνται για πάντα.

Ως εκ τούτου, η υπερφόρτωση του κινητήρα θα οδηγήσει σε αποσύνδεση της γραμμής τροφοδοσίας και απενεργοποίηση του κινητήρα.

Απευθείας ηλεκτρονικό κύκλωμα ελέγχου μίζας

Μέχρι τώρα, έχουμε μελετήσει τις τρεις ενότητες που παρέχουν μια ειδική λειτουργία. Και πρέπει να ενώσουμε αυτές τις ενότητες μαζί για να σχηματίσουμε έναν εκκινητή DOL.

Εδώ μπορείτε να δείτε την τελική εσωτερική δομή του Direct Online Starter.

Στο τελικό συμπέρασμα:

• Η ενότητα MCCB-FUSE παρέχει προστασία βραχυκυκλώματος και βλάβης για τον κινητήρα.
• Η τριφασική ρύθμιση επαφών θα παρέχει απλή και ασφαλή αμφίδρομη εναλλαγή του κινητήρα.
• Η ρύθμιση επαφών OL θα προστατεύσει τον κινητήρα από την υπερθέρμανση.

Πλεονεκτήματα του Direct Online Starter

• Πιο οικονομικός και φθηνότερος εκκινητής: Από όλους τους εκκινητές που υπάρχουν για τριφασικό επαγωγικό κινητήρα, ο εκκινητής DOL είναι ο πιο φθηνός και οικονομικός.
• Εύκολο στη χρήση: Η μίζα έχει μόνο δύο κουμπιά για ON και OFF και ένα κουμπί για τη ρύθμιση της ασφάλειας υπερφόρτωσης καθιστώντας το εύκολο στη χρήση.
• Εύκολη συντήρηση: Δεδομένου ότι η εσωτερική δομή της μίζας είναι απλή, οι μηχανικοί μπορούν εύκολα να βρουν σφάλματα και να τα διορθώσουν.
• Επειδή δεν υπάρχει προστασία εκκίνησης, ο κινητήρας που είναι στερεωμένος με μίζα DOL παρέχει 100% ροπή εκκίνησης.
• Οι διαστάσεις του DOL είναι μικρές καθιστώντας το συμπαγές και αξιόπιστο.

Μειονεκτήματα του Direct Online Starter

• Επειδή δεν υπάρχει προστασία εκκίνησης, ο εκκινητής DOL δεν περιορίζει το ρεύμα εκκίνησης.
• Άσκοπη υψηλή ροπή εκκίνησης κατά την εκκίνηση του κινητήρα.
• Κατάλληλο μόνο για κινητήρες χαμηλής και μεσαίας ισχύος.
• Επειδή δεν υπάρχει προστασία εκκίνησης, το καλώδιο τροφοδοσίας στο οποίο είναι συνδεδεμένος ο κινητήρας θα αντιμετωπίσει πτώσεις τάσης κατά την εκκίνηση του κινητήρα. Αυτή η διακύμανση της τάσης μπορεί να βλάψει άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό που τροφοδοτείται με την ίδια τροφοδοσία.
• Ο κινητήρας υποβάλλεται σε θερμική πίεση που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.
• Η μηχανική πίεση στον κινητήρα αυξάνεται λόγω της περιττής υψηλής ροπής εκκίνησης κατά την εκκίνηση του κινητήρα.