Μελέτη και κατασκευή διάταξης ομαλής εκκίνησης και πέδησης τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα μέσω ηλεκτρονικού ομαλού εκκίνητη (Soft-Starter)

Abstract

Η ευρεία χρήση των τριφασικών (επαγωγικών) ασύγχρονων κινητήρων στη βιομηχανία καταδεικνύεται από το γεγονός ότι οι εν λόγω κινητήρες κατέχουν τη μερίδα του λέοντος σε ότι αφορά την απορρόφηση της συνολικής παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας (περί το 60%). Οι τριφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες είναι απλοί, οικονομικοί και χρησιμοποιούνται με ευκολία σ` ένα μεγάλο αριθμό εφαρμογών. Εντούτοις, η εκκίνηση των κινητήρων αυτών δεν είναι μία υπόθεση τόσο απλή όσο το πάτημα ενός διακόπτη. Η απ’ ευθείας εκκίνηση τους έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία κορυφών στην ένταση και στη ροπή του κινητήρα και επομένως την πτώση της τάσης σε μη αποδεκτά επίπεδα. Οι παραπάνω διαταραχές οδηγούν σε σημαντικές υπερφορτώσεις του δικτύου και δημιουργούν σημαντικές μηχανικές καταπονήσεις με τελικό αποτέλεσμα την αύξηση στο κόστος λειτουργίας και συντήρησης της εγκατάστασης. Η ύπαρξη διατάξεων προστασίας βοηθά στον περιορισμό και την α ντιμετώπιση τ ων π αραπάνω π ροβλημάτων, ε ίναι ό μως σ αφές ό τι ο ι ομαλοί εκκινητές (soft starters) έχουν αποδειχθεί μέσα στη διάρκεια του χρόνου η πιο εύκολη και ευέλικτη λύση σ` ότι αφορά την εκκίνηση κινητήρων εναλλασσομένου ρεύματος. Η π αρούσα π τυχιακή έχει ω ς σ τόχο ν α π αρουσιάσει τ ους τ ριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες (λειτουργία, εκκίνηση, έλεγχος) ενώ γίνεται εκτενής αναφορά στους ομαλούς εκκινητές, οι οποίοι και αποτελούν το κυρίαρχο αντικείμενο αυτής. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνεται μια γενικότερη περιγραφή των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων κάνοντας μια μικρή ιστορική αναδρομή και διαχωρίζει τους εν λόγω κινητήρες σε δύο κατηγορίες (κινητήρες με βραχυκυκλωμένο δρομέα και κινητήρες με τυλίγματα στο δρομέα). Παράλληλα, αναλύει την κατασκευαστική δομή και, εν γένει, τα επιμέρους τμήματά τους. Το δεύτερο κεφάλαιο περιγράφει την αρχή λειτουργίας των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων. Μέσα από μένα πλήθος εξισώσεων, σχέσεων και τύπων αποδίδεται ο τρόπος λειτουργίας των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων καθώς επίσης και ο τρόπος υπολογισμού των επιμέρους τιμών των παραμέτρων και των μεταβλητών που υπεισέρχονται κατά τη λειτουργία ενός τέτοιου κινητήρα. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται οι βασικές ηλεκτρονικές διατάξεις εκκίνησης των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων. Συνάμα, και με φόντο τον άξονα γύρω από τον οποίο κινείται η παρούσα πτυχιακή εργασία (δηλαδή ο ομαλός εκκινητής – soft starter), γίνεται ειδική μνεία, και κατ’ επέκταση αναλυτικότερη περιγραφή της εκκίνησης με ομαλό εκκινητή, της κατασκευαστικής του δομής και της αρχής λειτουργίας αυτού. Το τέταρτο κεφάλαιο καταπιάνεται με τις διατάξεις τροφοδοσίας και ελέγχου της ταχύτητας των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων. Αναλύει τα διάφορα συστήματα ελέγχου και αποδίδει σχηματικά τα επιμέρους κυκλώματα και κυματομορφές της εκάστοτε διάταξης. Το πέμπτο κεφάλαιο αποτελεί την επί χάρτου προβολή της κατασκευής που συνοδεύει αυτή την πτυχιακή εργασία. Σε αυτό το κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά τα υλικά κατασκευής της διάταξης και τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους καθώς επίσης και τα τεχνικά χαρακτηριστικά ολόκληρου του πίνακα. Συμπληρωματικά, επισυνάπτεται και ένας αναλυτικός πίνακας κόστους. Στο τέλος αυτής της πτυχιακής εργασίας επισυνάπτονται τα αναλυτικά εγχειρίδια χρήσης των δύο κυριότερων στοιχείων του πίνακα: του ομαλού εκκινητή (ABB PSR-16) και του ψηφιακού οργάνου μέτρησης (DATATELEKOM DKM-405) έτσι ώστε να διευκολυνθεί (στο μέτρο του δυνατού) η χρήση και η λειτουργία του πίνακα.