מתנע רך הוא כל מכשיר השולט בתאוצה של מנוע חשמלי באמצעות בקרת המתח המופעל.
בואו נזכור בקצרה את הצורך במתנע לכל מנוע.
מנוע אינדוקציה יכול להתחיל בעצמי בגלל האינטראקציה בין שטף השדה המגנטי המסתובב לשטף מתפתל הרוטור, מה שגורם לזרם רוטור גבוה ככל שמומנט גדל. כתוצאה מכך, הסטטור שואב זרם גבוה ובזמן שהמנוע מגיע למהירות מלאה, נשאבת כמות גדולה של זרם (גדול יותר מהזרם המדורג) וזה יכול לגרום לחימום המנוע, ובסופו של דבר לפגוע בו. כדי למנוע זאת, יש צורך במתחילים מוטוריים.
התנעה מוטורית יכולה להיות בשלוש דרכים
- הפעלת מתח עומס מלא בפרקי זמן: התחלה ישירה און ליין
- הפעלת מתח מופחת בהדרגה: Starter Starter ו- Starter Soft
- החלת החלפת סלילה חלקית: המתנע האוטומטי
הגדרת התחלה רכה
עכשיו בואו נעביר את תשומת הלב המיוחדת שלנו להתחלה רכה.
במונחים טכניים, מתנע רך הוא כל מכשיר המפחית את המומנט המופעל על המנוע החשמלי. זה בדרך כלל מורכב ממכשירים במצב מוצק כמו תיריסטורים לבקרת יישום מתח האספקה למנוע. המתנע עובד על העובדה שהמומנט פרופורציונלי לריבוע הזרם ההתחלתי, שבתורו פרופורציונאלי למתח המופעל. כך ניתן לכוונן את המומנט והזרם על ידי הפחתת המתח בזמן התנעת המנוע.
יכולים להיות שני סוגים של שליטה באמצעות מתנע רך:
פתח בקרה מתח מתח מופעל עם הזמן, ללא קשר לזרם הנמשך או למהירות המנוע. עבור כל שלב, שני SCRs מחוברים גב לגב ו- SCRs נערכים בתחילה בעיכוב של 180 מעלות במהלך מחזורי חצי הגל המתאימים (עבורם כל SCR מתנהל). עיכוב זה מצטמצם בהדרגה עם הזמן עד שהמתח המופעל עלה עד מתח האספקה המלא. זה ידוע גם בשם מערכת מתח רמפות זמן. שיטה זו אינה רלוונטית מכיוון שהיא אינה שולטת בתאוצה המוטורית.
בקרת לולאה סגורה : כל אחד ממאפייני המוצא של המנוע כמו הזרם הנמשך או המהירות מנוטר ומתח ההתחלה משתנה בהתאם לקבלת התגובה הנדרשת. הזרם בכל שלב מנוטר ואם הוא חורג מנקודת מוגדרת מסוימת, רמפת מתח הזמן נעצרת.
לפיכך העיקרון הבסיסי של המתנע הרך הוא על ידי שליטה בזווית ההולכה של ה- SCR, ניתן לשלוט על יישום מתח האספקה.
2 רכיבים של סטרטר רך בסיסי
- מתגי הפעלה כמו SCRs שצריך לשלוט בשלב כך שהם מוחלים על כל חלק במחזור. עבור מנוע תלת פאזי, שני SCR מחוברים גב לגב עבור כל שלב. צריך לדרג את התקני המיתוג פי שלושה לפחות ממתח הקו.
- לוגיקה שליטה באמצעות בקרי PID או מיקרו-בקרים או כל לוגיקה אחרת כדי לשלוט על יישום מתח השער על ה- SCR, כלומר כדי לשלוט בזווית הירי של SCR כדי לגרום ל SCR להתנהל בחלק הנדרש של מחזור מתח האספקה.
דוגמא לעבודה של מערכת הפעלה רכה אלקטרונית עבור מנוע אינדוקציה תלת פאזי
המערכת מורכבת מהרכיבים הבאים.
- שני SCRs גב לגב עבור כל שלב, כלומר 6 SCRs בסך הכל.
- מעגלי לוגיקה שליטה בצורה של שני משווים - LM324 ו- LM339 כדי לייצר את המפלס ואת מתח הרמפה ואופטואיזולטור לבקרת יישום מתח השער לכל SCR בכל שלב.
מעגל אספקת חשמל המספק את מתח האספקה של זרם הספק.
תרשים חסימות המציג מערכת התחלה רכה אלקטרונית עבור מנוע אינדוקציה תלת פאזי
מתח הרמה נוצר באמצעות המשווה LM324 שמסוף ההיפוך שלו מוזן באמצעות מקור מתח קבוע והטרמינל הלא הופך מוזן דרך קבל המחובר לקולט של טרנזיסטור NPN. טעינה ופריקה של הקבל גורמים לכך שיציאת המשווה משתנה בהתאם ורמת המתח משתנה מגבוה לנמוך. מתח רמת יציאה זה מוחל על המסוף הלא-הופך של משווה אחר LM339 אשר מסוף ההיפוך שלו מוזן באמצעות מתח רמפה. מתח רמפה זה מיוצר באמצעות משווה אחר LM339 המשווה את מתח ה- DC הפועם המופעל במסוף ההפוך שלו למתח ה- DC הטהור במסוף הלא-הפוך שלו ויוצר אות הפניה למתח אפס המומר לאות רמפה על ידי טעינה ופריקה של קבלים אלקטרוליטים.
3מחקר ופיתוחמשווה LM339 מייצר אות רוחב דופק גבוה לכל מתח ברמה גבוהה, היורד בהדרגה עם הפחתת מתח הרמה. אות זה הופך ומופעל על Optoisolator, המספק פעימות שער ל- SCR. ככל שרמת המתח יורדת, רוחב הדופק של אופטואזולטור גדל ויותר רוחב הדופק, עיכוב קטן יותר ובהדרגה מופעל SCR ללא כל עיכוב. לפיכך, על ידי בקרת משך הזמן בין הפולסים או העיכוב בין יישומי הפולסים, זווית הירי של SCR נשלטת ויישומי זרם האספקה נשלט ובכך שולט במומנט פלט המנוע.
התהליך כולו הוא מערכת בקרה בלולאה פתוחה, כאשר זמן היישום של פעימות הפעלת השער לכל SCR נשלט בהתבסס על האופן שבו מתח הרמפה יורד מוקדם יותר ממתח הרמה.
היתרונות של התחלה רכה
כעת, לאחר שלמדנו כיצד מערכת הפעלה רכה אלקטרונית עובד, בואו נזכור כמה סיבות מדוע זה עדיף על פני שיטות אחרות.
- יעילות משופרת היעילות של מערכת המתנע הרך באמצעות מתגי מצב מוצק נובעת יותר מהמתח הנמוך במצב.
- הפעלה מבוקרת : ניתן לשלוט בצורה חלקה בזרם ההתחלה על ידי שינוי מתח המתח בקלות וזה מבטיח התחלה חלקה של המנוע ללא מטלטלים.
- תאוצה מבוקרת : תאוצה מוטורית נשלטת בצורה חלקה.
- עלות וגודל נמוכים : הדבר מובטח באמצעות מתגי מצב מוצק.
