Construcció i explotació del circuit d’arrencada en línia directe

Direct Online Starter o DOL és un sistema electromecànic senzill dissenyat per a la commutació i protecció de motors d’inducció.

Tots sabem que els motors consumeixen terriblement energia elèctrica i aquest elevat consum d’energia és el resultat del corrent generat per l’enrotllament del motor. Per tant, major serà el corrent que el motor generarà, major serà la potència que consumeix i major serà la calor generada. Aquesta calor normalment es dissiparà a l’ambient mitjançant radiació o per conducció de contacte directe. Però en alguns casos en què no hi ha una ventilació adequada o el medi ambient és calent, el bobinatge de l'armadura pot cremar a causa d'una calor excessiva.

Per tant, cal controlar amb intensitat el corrent de bobinatge del motor per evitar un flux de corrent elevat durant llargs períodes de temps. Per tant, per evitar el flux d’alta corrent durant llargs períodes de temps, els motors solen disposar de sistemes de protecció de diversos tipus.

Normalment, aquests sistemes de protecció són necessaris per a motors industrials trifàsics que condueixen càrregues elevades. I el Direct Online Starter és un mecanisme que proporciona protecció contra sobrecàrrega per a motors d’inducció de gàbies d’esquirols trifàsics.

Les principals funcions que proporciona Direct Starter to Motor trifàsic d’inducció són:

• Protecció contra sobrecorrent o protecció contra curtcircuits.
• Protecció contra sobrecàrrega.
• Configuració de commutació del motor aïllada.

Protecció contra sobrecorrent o protecció contra curtcircuits: l’ arrencador DOL consisteix en configuració de fusibles i interruptors MCCB per desconnectar el motor de la font en cas de curtcircuit.

Protecció contra sobrecàrrega: l’ arrencador DOL consisteix en una configuració electromecànica que desconnectarà el motor de la font d’alimentació si el motor està sobrecarregat o el motor treu corrent superior al valor nominal.

Configuració de commutació de motors aïllats: atès que els motors d’alta potència són perillosos, els arrencadors DOL estan dissenyats de manera que permeten al client encendre i apagar el motor indirectament.

Les tres característiques esmentades anteriorment són importants per als motors d’inducció de baixa i mitjana potència que s’utilitzen a les indústries. Per tant, els arrencadors DOL són populars i s’utilitzen àmpliament.

Inici en línia directe treballant

Per evitar confusions, desmuntarem l’arrencador DOL original i discutirem sobre cadascuna de les seves seccions.

L’estructura interna del circuit d’arrencada en línia directe que comentem a continuació és només per entendre el principi de funcionament, el disseny original de l’arrencador pot ser diferent.

Secció MCCB (Molded Case Circuit Breaker) i FUSE:

La figura anterior mostra les connexions del circuit entre MCCB, fusibles i motor. La funció bàsica d’aquesta secció de l’arrencador DOL és protegir el motor contra falles i curtcircuits.

El MCCB aquí es seleccionarà perquè coincideixi amb les potències del motor i, en cas de fallada en les connexions o els bobinats del motor, aquest MCCB es desencadenarà immediatament desconnectant tot el sistema de la línia elèctrica principal. MCCB sol ser la primera capa de protecció de tot el sistema, tal com es mostra més amunt. Aquests també s’instal·len a les nostres llars per seguretat.

Els fusibles del circuit estan presents aquí per protegir el motor i altres dispositius d’un curtcircuit. Aquests fusibles explotaran immediatament en cas de curtcircuit i desconnectaran el motor de la línia elèctrica. A més, cal seleccionar el fusible amb precisió per evitar explosions irregulars durant el funcionament. Això pot passar en el cas de corrent d'entrada massiu durant l'arrencada del motor, per la qual cosa és important triar fusibles adequadament classificats. Obteniu més informació sobre diversos tipus de circuits de protecció aquí.

Secció de contactors electromagnètics:

A la figura anterior, es mostra l'estructura interna de la configuració del contactor que està present en un arrencador en línia directe trifàsic i està connectada a un motor d'inducció.

Aquí la potència trifàsica es connecta al motor mitjançant tres contactes metàl·lics normalment oberts, és a dir, "C1", "C2" i "C3". Així, en condicions de repòs, no circula corrent al circuit i el motor es queda apagat. També en aquest moment, el botó "ON" estarà obert i no hi haurà flux de corrent a través de la bobina.

Ara, si premem el botó "ON", la bobina aquí s'imantarà a causa del flux de corrent, tal com es mostra a continuació.

Com que la bobina genera un camp magnètic aquí, el bloc metàl·lic suspès amb un ressort s’atreurà a la bobina i es desplaçarà cap a ella. Ara que el bloc de metall es mou, tota la configuració del contactor també es mourà junt amb ell, tal com es mostra a la figura.

Com a resultat d’aquest moviment, els contactes metàl·lics C1, C2 i C3 curtcircuitaran els terminals oberts presents entre la línia elèctrica i els terminals de l’estator i engegaran el motor. En termes més senzills, després de prémer monetàriament el botó, el motor obtindrà energia de la font a causa del moviment del contactor trifàsic. A més, amb el moviment del contactor trifàsic, la molla s’estirarà i exercirà una força sobre el bloc metàl·lic per tornar-lo a situar a la posició inicial.

Després de prémer momentàniament el botó ON i deixar-lo anar, el corrent a la bobina, que hauria de ser zero, continuarà fluint perquè hi haurà un altre camí perquè el corrent flueixi després que el contactor trifàsic es mogui a la posició final. Podeu veure a la figura un circuit tancat format perquè el corrent flueixi a través del contacte metàl·lic 'SW'.

Així doncs, després d’una sola pulsació del botó “ON”, el contactor trifàsic es bloquejarà automàticament amb l’ajut del contacte metàl·lic “SW” i mantindrà la connexió entre l’alimentació trifàsica i el motor.

Ara, per aturar el motor, haurem d’afegir un altre botó al circuit anterior com es mostra a continuació.

Aquí el "BOTÓ DESACTIVAT" actuarà com un curtcircuit en posició de repòs i, per tant, no hi haurà cap canvi en el funcionament del circuit que hem comentat anteriorment. Però una vegada que es prem el botó OFF, el bucle del circuit format entre la línia elèctrica i la bobina es trencarà, cosa que fa que el corrent que flueix a través de la bobina es converteixi en zero. Ara que el corrent a través de la bobina és zero, la bobina començarà a desmagnetitzar-se i un cop la bobina perdi la seva magnetització completament, el contactor trifàsic torna a la seva posició inicial a causa de la força exercida per la molla estirada. Viouslybviament, ara que el contactor trifàsic es va tornar a reposar, la tensió d’alimentació del motor es trencarà, cosa que provocarà l’aturada dels moviments del rotor.

Fins i tot després d’alliberar el botó d’aturada, el contactor trifàsic romandrà en repòs fins que es torni a prémer el botó d’arrencada per magnetitzar la bobina. Per tant, podem concloure que utilitzant aquesta configuració, podem encendre el motor per sempre prement un botó i aturar-lo per sempre prement l’altre botó.

Secció de protecció contra sobrecàrregues:

La part clau de la secció de protecció contra sobrecàrrega són les tres bobines G1, G2 i G3, tal com es mostra a la figura. Aquestes tres bobines porten el mateix corrent que l’enrotllament de l’armadura ja que estan en sèrie amb el motor d’inducció trifàsic. Per tant, sempre que el motor treu l’energia de la línia elèctrica, aquests tres bobinatges s’imanten. I sempre que s’imanten, els anells metàl·lics fixats a l’eix seran atrets per les bobines. Normalment, això no serà un problema, però esdevindrà destacat un cop el motor estigui sobrecarregat.

Per tant, per entendre la funció d’aquesta secció, considerem que el motor es va engegar fa temps i està sobrecarregat. Ara, amb el motor molt carregat, l’enrotllament de la indústria atraurà intensos corrents de la font d’energia i, per tant, magnetitzarà les bobines G1, G2 i G3 indirectament. En presència d’aquest pesat camp magnètic, els anells metàl·lics superaran l’oposició de la molla per alinear-se amb les seves respectives bobines. I un cop els anells metàl·lics passin a la posició final, el "contacte OL" també canviarà amb ells per trencar el bucle de "COIL-L".

Així doncs, el resultat final de la càrrega del motor és el trencament del bucle de corrent format entre la línia elèctrica i el COIL-L. Aquí podem veure que això funciona bàsicament igual que prémer el botó d'aturada que hem esmentat anteriorment. Els dos resultats finals en ambdós casos s’aturen per sempre al motor.

Per tant, la sobrecàrrega del motor provocarà la desconnexió de la línia elèctrica i el motor s’APAGARÀ.

Circuit de control d’arrencada en línia directe

Fins ara, hem estudiat les tres seccions proporcionant cadascuna una funció especial. I hem d’unir aquestes seccions per formar un motor de partida DOL.

(…)

Aquí podeu veure l'estructura interna final del Direct Online Starter.

A la conclusió final:

• La secció MCCB-FUSE proporciona protecció contra el curtcircuit i les fallades del motor.
• La configuració de contactors trifàsics proporcionarà una commutació bi-estable senzilla i segura del motor.
• La configuració del contactor OL protegirà el motor de la sobrecàrrega.

Avantatges de Direct Online Starter

• Arrencador més econòmic i més barat: de tots els arrencadors presents per al motor d’inducció trifàsic, l’arrencador DOL és el més econòmic i econòmic.
• Fàcil d'utilitzar: l'arrencador només té dos botons per activar i apagar i un comandament per configurar la seguretat de sobrecàrrega que facilita la seva operació.
• Fàcil manteniment: atès que l’estructura interna de l’arrencador és senzilla, els enginyers poden trobar avaries fàcilment i corregir-les.
• Com que no hi ha protecció d’arrencada, el motor fixat amb l’arrencador DOL proporciona un parell d’arrencada del 100%.
• Les dimensions de DOL són petites, cosa que el fa compacte i fiable.

Desavantatges de Direct Online Starter

• Com que no hi ha protecció d’inici, l’arrencador DOL no limita el corrent d’arrencada.
• Parell d'arrencada innecessari durant l'arrencada del motor.
• Només apte per a motors de baixa i mitjana potència.
• Com que no hi ha protecció d’arrencada, la línia elèctrica en què està connectat el motor experimentarà caigudes de tensió durant l’arrencada del motor. Aquesta fluctuació de la tensió pot danyar altres equips elèctrics que s’alimenten del mateix subministrament.
• El motor està sotmès a una tensió tèrmica que afecta la vida del motor.
• La tensió mecànica del motor s’incrementa a causa d’un parell d’arrencada innecessari durant l’arrencada del motor.