В этой статье я начну рассказ про способы управления сложными нагрузками, как двигатели, например. Вопросы такие задавались уже давно, что спровоцировало меня на написание теоретической части.
Translation to English is here. Также канал в telegram и YouTube.
[UPD1] Уже к середине статьи стало ясно, что она затянулась, а я так ничего и не сказал, поэтому будет продолжение и продолжение...
Прошлая статья вопрос подняла на поверхность, а статья "Подключение светодиодных драйверов и блоков питания к умным реле" тему подхватила и начала раскрывать вопрос с точки зрения бытового применения. В этих двух публикациях я делал акцент на светильниках, которые могут создать вам много проблем, теперь копнем еще поглубже.
Начнем с обсуждения крайностей. Нагрузка может активная и реактивная. Мы не задумываемся об этом, когда включаем прибор в сеть. А еще она может иметь статическое потребление и неравномерное. А еще она может иметь большие пусковые токи. А еще может быть переходный процесс. В общем очень много всего может скрываться в простом приборе, но обо всем по порядку.
Мы, как простые пользователи, не должны знать всех подробностей, а вот производитель мог бы рассказать. Я попробую рассказать простыми словами и введу следующее разделение: "простая нагрузка" и "сложная".
К простой нагрузке можно отнести лампочки накаливания, простой масленый обогреватель, простую (не индукционную) плиту. Такую нагрузку я называю простой, потому что ее характеристики практически не меняются со временем и во времени. Другими словами - поведение предсказуемо и постоянно. Если на плите написано 2квт, то именно столько она и потребляет. Нагрузки такие обычно мощные. Управлять такими нагрузками при помощи умных реле - можно, но с некоторыми условиями. Главное правило - соблюдать технику безопасности, пожарную безопасность и предписания производителей. Также нужно помнить, что когда на реле написано 220В 10А, то включив в нее чайник или утюг, электромагнитное реле внутри "умного реле" скорее всего выдержит такую нагрузку, но вот выдержат ли все остальные элементы - нам не ясно. Я бы настоятельно не рекомендовал использовать любые приборы на постоянной основе на характеристиках, близких к максимальным. Есть мое личное правило, брать все с двойным запасом.
Например, как-то раз моя жена включила утюг в умную розетку и ничего плохого не произошло. Я не знал про это первые несколько раз, а узнал тогда, когда она меня позвала. Причиной был - неработающий утюг. Мне повезло, из-за нагрева отвалился контакт в "умном" приборе, но при этом не было ни пожара, ни короткого замыкания. Конечно же, был бы контакт приварен получше (он был прихвачен на точечную сварку), то скорее всего ничего бы не случилось, но мы не можем это гарантировать.
Теперь второй тип устройств, который я назову сложная нагрузка. Это не научное название, а скорее мое. Главное отличие такой нагрузки в том, что ее нельзя описать в двух словах как в примере выше, но у них есть обще черты. Описать все типы "сложных нагрузок" в одном абзаце не получится и даже не буду пытаться начинать доказывать обратное. Тут даже статьи не хватит...
В статье про "Подключение светодиодных драйверов и блоков питания к умным реле" я говорил о том, что драйвера имеют высокий пусковой ток и буквально приваривают контакты реле, уничтожая последние уже с первого включения. Если же мы поговорим о двигателе, например, то тут все еще сложнее, нас ждет высокий пусковой ток, также как и у светодиодного драйвера, так и сюрприз при его выключении.
Есть особый класс устройств, которые выделяют как "индуктивные нагрузки". Называют их так потому, что в основе таких приборов и устройств лежит катушка индуктивности. Это очень простой и одновременно сложный элемент, описать его поведение мы описать в рамках статьи не успеем, но я начал говорить про "индуктивность" не просто так, нас волнует одна особенность работы этого элемента. Если катушку разомкнуть, то она будет хранить в себе энергию, так же как аккумулятор, батарейка или конденсатор, но с одной особенностью, а именно желанием отдать эту энергию обратно. Как только мы размыкаем индуктивную нагрузку, то она пытается отдать накопленный ток, да именно ток, а не напряжение. Если у нее это не получается, то напряжение на выводах катушки начинает нарастать до тех пор, пока она не сможет отдать накопленный ток. Обычно элемент, который нашу индуктивность отключил и становится той самой преградой. Поэтому в момент отключения реле, подобно сварочного аппарата его контакты могут привариться. По этой причине параллельно многим катушкам ставят обратный диод. Например, параллельно контактом реле вы в 90% случаем найдете такой, ведь реле — это тоже катушка индуктивности. Я об этом часто пишу, кстати ☺.
А двигатель — это одна большая катушка. Несложно догадаться о возможных последствиях. Но они тоже бывают разные....
Тут стоить немного вас успокоить, подобно езде в гололед, это не означает что вы обязательно разобьетесь, так и тут это не означает, что реле нельзя использовать со всеми двигателями подряд. Есть разные реле, есть разные двигатели. Например, если вы включите слабенький двигатель в вытяжке через реле на 2кВт, то проработает оно скорее всего долго. Но это не факт... Тут все дело в конструкции двигателя.
Ты меня совсем запутал, так можно или нельзя...
Так вот, отвечая на вопрос, как же нам управлять двигателем или драйвером светодиодного светильника, я отвечу, что все придумали уже давно и за нас. Есть множество специальных устройств, самым простым является - магнитный пускатель. Специальный аппарат для управления двигателями и подобными силовыми или индуктивными нагрузками. Они тоже могут быть очень разными и основным их отличием, от реле внутри "умного реле", является, по сути, конструкция. Контакты "пускателей" рассчитаны пропускать через себя большие токи, скорость срабатывания таких контактов выше, что способствует снижению образования дуги, а иногда там даже стоят специальные дугогасящие решетки. Стоит успокоить тех, кто помнит гул при работе пускателей - мир не стоит на месте. Современные пускатели существуют всевозможных размеров и конструкций, для установки в квартире есть практически бесшумные варианты.
...и где я найду "умный пускатель"?
Как я часто люблю повторять, "умный дом" — это фраза для рекламы. Если вы читаете эту статью, значит вы уже на пути к промышленной автоматизации. А это значит, что как только вы наиграетесь с умной розеткой и лампочкой, то купить что-то готовое для Вас скорее всего не получится, но можно скрестить одно с другим.
Например, ниже типовая схема включения асинхронного двигателя. Но если мы хотим использовать ее для однофазного прибора, то все отличие будет в отсутствии фазы C, а вместо фазы B будет 0. Таким образом, эту схему можно смело брать и за основу для управления однофазным двигателем.
По сути, нам нужно поставить умное реле вместо кнопки пуск, но тогда у нас перестанет работать кнопка стоп, вернее будет работать, пока мы ее держим, поэтому немного модифицируем схему.
Во-первых, кнопка останова теперь с фиксацией, иначе схему никак не отключить. Во-вторых, поставим переключатель. В режиме "дистанционного управления", реле будет включать пускатель, а в режиме "местного управления" - с кнопок. Конечно, тут лишь базовая часть и много не хватает, но это уже будет конкретное ТЗ, для конкретного устройства.
Это лишь один из примеров, в следующих публикациях я раскрою другие способы управления, а их много. Если заметили ошибки или неточности, а они могут быть т.к. я человек, а не робот ☺, то пишите в комментариях.
А на этом все, делайте ваш умный дом умнее, ярче, красочнее, информативнее, настраивайте автоматизации правильно, чтобы получать максимальное удовольствие. Вы можете всегда поддержать меня лайком, репостом, комментарием или просто подписаться, чтобы не пропускать свежие выпуски. Также можно следить за мной на других площадках: Instagram и telegram (RU, EN, DE), Medium, LiveJournal, YouTube (старый канал), YouTube (новый канал).
