Un démarreur progressif est tout dispositif qui contrôle l'accélération d'un moteur électrique en contrôlant la tension appliquée.
Maintenant, rappelons brièvement la nécessité d'avoir un démarreur pour n'importe quel moteur.
Un moteur à induction peut démarrer automatiquement en raison de l'interaction entre le flux de champ magnétique rotatif et le flux d'enroulement du rotor, provoquant un courant de rotor élevé lorsque le couple augmente. En conséquence, le stator consomme un courant élevé et au moment où le moteur atteint sa pleine vitesse, une grande quantité de courant (supérieure au courant nominal) est consommée, ce qui peut provoquer un échauffement du moteur, éventuellement l'endommager. Pour éviter cela, des départs-moteurs sont nécessaires.
Le démarrage du moteur peut être de 3 façons
- Application de la tension à pleine charge à des intervalles de temps: démarrage direct en ligne
- Application progressive de la tension réduite: Star Delta Starter et Soft Starter
- Application du démarrage de l'enroulement partiel: démarreur d'autotransformateur
Définition du démarrage progressif
Désormais, portons une attention particulière au démarrage progressif.
En termes techniques, un démarreur progressif est tout dispositif qui réduit le couple appliqué au moteur électrique. Il se compose généralement de dispositifs à semi-conducteurs tels que des thyristors pour contrôler l'application de la tension d'alimentation au moteur. Le démarreur fonctionne sur le fait que le couple est proportionnel au carré du courant de démarrage, qui à son tour est proportionnel à la tension appliquée. Ainsi, le couple et le courant peuvent être ajustés en réduisant la tension au moment du démarrage du moteur.
Il peut y avoir deux types de commande utilisant un démarreur progressif:
Contrôle ouvert : Une tension de démarrage est appliquée avec le temps, indépendamment du courant consommé ou de la vitesse du moteur. Pour chaque phase, deux SCR sont connectés dos à dos et les SCR sont conduits initialement à un retard de 180 degrés pendant les cycles demi-onde respectifs (pour lesquels chaque SCR conduit). Ce délai est réduit progressivement avec le temps jusqu'à ce que la tension appliquée augmente jusqu'à la pleine tension d'alimentation. Ceci est également connu sous le nom de système de rampe de tension temporelle. Cette méthode n’est pas pertinente car elle ne contrôle pas l’accélération du moteur.
Contrôle en boucle fermée : Toutes les caractéristiques de sortie du moteur telles que le courant absorbé ou la vitesse sont surveillées et la tension de démarrage est modifiée en conséquence pour obtenir la réponse requise. Le courant dans chaque phase est surveillé et s'il dépasse un certain point de consigne, la rampe de tension temporelle est interrompue.
Ainsi, le principe de base du démarreur progressif est qu'en contrôlant l'angle de conduction des SCR, l'application de la tension d'alimentation peut être contrôlée.
2 Composants d'un démarreur progressif de base
- Interrupteurs d'alimentation comme les SCR qui doivent être contrôlés en phase de manière à être appliqués à chaque partie du cycle. Pour un moteur triphasé, deux SCR sont connectés dos à dos pour chaque phase. Les appareils de commutation doivent être évalués au moins trois fois plus que la tension de ligne.
- Logique de contrôle en utilisant des contrôleurs PID ou des microcontrôleurs ou toute autre logique pour contrôler l'application de la tension de grille au SCR, c'est-à-dire pour contrôler l'angle d'allumage des SCR pour faire conduire le SCR à la partie requise du cycle de tension d'alimentation.
Exemple de fonctionnement du système électronique de démarrage progressif pour moteur à induction triphasé
Le système comprend les composants suivants.
- Deux SCR dos à dos pour chaque phase, soit 6 SCR au total.
- Circuit logique de contrôle sous la forme de deux comparateurs - LM324 et LM339 pour produire le niveau et la tension de rampe et un optoisolateur pour contrôler l'application de la tension de grille à chaque SCR dans chaque phase.
Un circuit d'alimentation pour fournir la tension d'alimentation CC requise.
Schéma fonctionnel montrant le système électronique de démarrage progressif pour moteur à induction triphasé
La tension de niveau est générée à l'aide du comparateur LM324 dont la borne inverseuse est alimentée à l'aide d'une source de tension fixe et la borne non inverseuse est alimentée à travers un condensateur connecté au collecteur d'un transistor NPN. La charge et la décharge du condensateur font changer la sortie du comparateur en conséquence et le niveau de tension passe de haut en bas. Cette tension de niveau de sortie est appliquée à la borne non inverseuse d'un autre comparateur LM339 dont la borne inverseuse est alimentée à l'aide d'une tension de rampe. Cette tension de rampe est produite à l'aide d'un autre comparateur LM339 qui compare la tension continue pulsée appliquée à sa borne inverseuse à la tension continue pure à sa borne non inverseuse et génère un signal de référence de tension nulle qui est converti en un signal de rampe par la charge et la décharge d'un condensateur électrolyte.
Le 3rdle comparateur LM339 produit un signal à largeur d'impulsion élevée pour chaque tension de niveau élevé, qui diminue progressivement à mesure que la tension de niveau diminue. Ce signal est inversé et appliqué à l'optoisolateur, qui fournit des impulsions de grille aux SCR. Au fur et à mesure que le niveau de tension diminue, la largeur d'impulsion de l'optoisolateur augmente et plus la largeur d'impulsion est moindre, le retard est moindre et progressivement le SCR est déclenché sans aucun retard. Ainsi, en contrôlant la durée entre les impulsions ou le retard entre les applications des impulsions, l'angle d'allumage du SCR est contrôlé et l'application du courant d'alimentation est contrôlée, contrôlant ainsi le couple de sortie du moteur.
L'ensemble du processus est un système de contrôle en boucle ouverte où le temps d'application des impulsions de déclenchement de grille à chaque SCR est contrôlé en fonction de la rapidité avec laquelle la tension de rampe diminue à partir de la tension de niveau.
Avantages du démarrage progressif
Maintenant que nous avons appris comment un système électronique de démarrage progressif fonctionne, rappelons-nous quelques raisons pour lesquelles il est préféré aux autres méthodes.
- Efficacité améliorée : L'efficacité du système de démarreur progressif utilisant des commutateurs à semi-conducteurs est davantage due à la faible tension à l'état passant.
- Démarrage contrôlé : Le courant de démarrage peut être contrôlé en douceur en modifiant facilement la tension de démarrage et cela garantit démarrage en douceur du moteur sans secousses.
- Accélération contrôlée : L'accélération du moteur est contrôlée en douceur.
- Faible coût et taille : Ceci est garanti avec l'utilisation d'interrupteurs à semi-conducteurs.
