Устройство плавного пуска: краткая характеристика, принцип работы и схемы | ENARGYS.RU
Устройства плавного пуска электродвигателей являются статическими электронными или электромеханическими устройствами, предназначенными для плавного ускорения и плавного замедления, а также для защиты трехфазных индукционных электродвигателей.
Устройства плавного пуска УПП осуществляют действия по снижению величины пускового тока и помогают осуществить согласование крутящего момента двигателя и момента нагрузки.
Принцип работы устройства плавного пуска
Управление напряжением, подаваемым на двигатель, осуществляется посредством изменения угла открытия тиристоров. В устройстве находятся два встречно-включенных тиристора, предназначенных для положительного и отрицательного полупериодов. Сила тока в третьей фазе, оставшейся без управления складывается из токов фаз под управлением.
После осуществления настройки, значение вращающего момента при пуске машины оптимизируется до предельно низкой величины пускового тока. Значение тока электродвигателя уменьшается параллельно значению установленного пускового напряжения на пуске. Величина пускового момента уменьшается в квадратичном отношении к напряжению.
Уровень напряжения осуществляет контроль пускового тока и момента двигателя при запуске и остановке двигателя.
Наличие в устройстве байпасных контактов, которые шунтируют тиристоры, способствует понижению тепловых потерь в тиристорах, а соответственно понижению нагрева всего устройства. Встроенная электронная дугогасительная система защищает контакты в случае появления повреждений в результате непредвиденных сбоев в работе, например, при прерывании подачи напряжения, возникновении вибрации или дефекте контактов.
Рис 1. Внешний вид устройства плавного пуска 3RW30
Рис 2. Внутренняя схема устройства управления плавным пуском 3RW30
Баланс полярности
Недостаток 2-фазного управления в устройстве плавного пуска асинхронного двигателя проявляется в появлении постоянного тока, вызванного фазовой отсечкой и наложением фазных токов, при которых возникает сильный акустический шум, выделяемый электродвигателем.
Применение метода «баланс полярности» значительно понижает влияние значений постоянного тока во время разгона двигателя, соответственно снижается акустическая характеристика запуска, достигается это благодаря балансированию полуволн различной полярности в процессе разгона двигателя.
Интерфейс устройства
Интерфейс устройства плавного пуска УПП «человек-машина» разрешает производить настройку параметров, существенно облегчая и упрощая осуществление процесса запуска и эксплуатации двигателя. Встроенная функция управления насосом предотвращает возникновение гидравлического удара.
Рис3. Интерфейс устройства плавного пуска
Рис. А.
Рис. Б. прикладной модуль AS-интерфейса
Рис. В.
Рис 4. Устройство плавного пуска электродвигателя — схема фидерной комбинации с AS-интерфейсом
Интерфейс состоит из двух дисплеев с сегментными индикаторами и ЖК-дисплеем, позволяющим обеспечить видимость на значительном расстоянии, включает в свой состав описание параметров и сообщений.
Плавный пуск для однофазного двигателя
Устройство плавного пуска однофазного электродвигателя, применяемого в быту, активируется при подаче ~Uк выводам L1 и L2.
Рис 5. Схема лицевой панели устройства TSG предназначенного для однофазного двигателя
Происходит увеличение значение линейного напряжения в течение определенного отрезка времени до достижения его предельного значения. Выводы Т-2 и Т-3 постоянно запитаны от питающей сети. Время процесса регулируется регулятором, в диапазоне до 20 сек. С повышением параметров напряжения происходит увеличение вращающего момента. После окончания запуска, через шунтирующий контактор (байпас) происходит подключение двигателя от сети.
Рис. 6. Схема работы устройства плавного пуска TSG при положении регулятора момента вращения Моn =0, при котором начинается цикл плавного пуска
Устройство плавного пуска электродвигателя насоса
Устройство плавного пуска для насоса с использованием преобразователя частоты осуществляет следующие операции это:
- Осуществление плавного пуска и торможения насосного агрегата.
- Производство автоматического коммутирования в зависимости от показателей уровня и параметров давления жидкости.
- Защиту агрегата от «сухого хода», то есть без жидкости.
- Защита агрегата при критическом снижении параметров напряжения.
- Осуществление защитных действий от перенапряжения на входе преобразователя.
- Сигнализирует о включении, отключении агрегата, а также при аварии.
- Осуществляет местный обогрев.
Рис. 7. Устройство плавного пуска схема принципиальная, для автоматизации работы погружного насоса с поддержкой давления в полном автоматическом режиме
Подключение электродвигателя осуществляется от контактов U,V,W преобразующего частотного устройства. Пусковая кнопка SB2 вызывает срабатывание реле К1 через ее контактную группу происходит соединение вводов STF и PS частотного преобразователя, который производит плавный запуск электрического насоса, который осуществляется по заложенному программному обеспечению, включенному в настройку устройства.
Датчик определяющий давление ВР1 запитан от ввода преобразователя, делает возможной наличие обратной связи в цепи стабилизирующей давление. Работа этой системы происходит при обеспечении ПИД-регулятора. Потенциометр К1 или частотный преобразователь выполняют функцию по поддержанию заданных параметров давления. Насосный агрегата, при появлении «сухого» хода, должен отключаться для зашиты, в этом случае, контакты 7-8 в цепи катушки реле К3 замыкаются, отключение происходит при срабатывании датчика «сухого» хода подключенного от реле сопротивления А2 . Реле К2 осуществляет защитную функцию по отключению электродвигателя агрегата при аварии. При аварии происходит включение лампыНL1, лампа НL2 зажигается после срабатывания датчика реагирующего на понижение водяного уровня, на недопустимое значение.
Термореле ВК1 осуществляет включение подогрева шкафа управления контактором КМ1, электронагревателей ЕК1 и ЕК2. Защита устройства от тока короткого замыкания и перегруза производится автоматом QF1.
Высоковольтное устройство плавного пуска его отличительные особенности
Рис 8. Схема высоковольтного устройства плавного пуска
К отличительным особенностям относятся:
- Наличие оптоволоконного управления тиристорами.
- Управление на микропроцессорах.
- Способность к работе при повышенной температуре.
- Возможность задания различных алгоритмов и характеристик пуска и торможения для разных видов нагрузки.
- Способность к интеллектуальной защите.
- Возможность осуществления пуска при слабых источниках питания.
- Осуществление степени защиты от IP 00 доIP 65
Важно:при наладке устройства плавного пуска нужно чтобы установленное время разгона было больше физического времени разгона двигателя, иначе присутствует возможность получения повреждения устройства, так внутренние байпасные контакты замыкаются по истечении времени пуска. В том случае если не произошел разгон двигателя, может выйти из строя система байпасных контактов.
Важно:автоматический повторный пуск опасен не только повреждением устройства, но и может привести к смерти людей и тяжелому травматизму.
Команда запуск, обязана сбрасываться до команды сброса, так как при наличии команды запуска после команды сброса, автоматически выполняется повторный перезапуск. Особенно это касается защиты двигателя.
Для безопасности желательно присоединить выход общей ошибки в систему управления.
Рекомендация: нежелательность автоматического пуска, диктует необходимость присоединения дополнительных компонентов, например, устройства выпадения фазы или нагрузки, с цепями управляющего и главного тока.
Устройство плавного пуска электродвигателя
Устройство плавного пуска электродвигателя (сокращенно УПП) – это механизм, используемый для сдерживания роста пусковых характеристик. Он делает мягкими процессы запуска и остановки мотора, защищая его от перегрева и рывков, увеличивает срок эксплуатации. Применяется только для асинхронных двигателей.
Зачем асинхронному двигателю УПП
При пуске двигателя в ход напрямую в одно мгновение крутящий момент достигает 150-200% от номинального значения. В это же время образуются пусковые токи, которые превышают номинальный в 5, а то и больше раз. Повышенные во время запуска мотора характеристики становится причиной проблем:
- Повреждение изоляции обмоток и прекращение работы вследствие перегрева.
- Выход из строя кинематической цепи провода из-за обрыва транспортерных лент, механических рывков или гидравлических ударов.
- Тяжелый пуск, препятствующий его завершению.
Именно эти проблемы вызывают у электрического двигателя необходимость в устройстве плавного пуска. Благодаря ему мотор разгоняется плавно, без рывков и ударов. Пусковые токи снижаются. Поэтому удовлетворительное состояние изоляции будет держаться еще долго.
А как понять, что пуск тяжелый, и двигатель нужно оборудовать УПП? Для этого познакомьтесь с описанием трех случаев этого явления:
- Пуск слишком тяжелый для используемого источника питания. От сети нужен ток, который она может выработать только при «работе на износ» или не может выдать такое значение вообще. При попытке запуска на входе системы вырубаются автоматы, лампочки отключаются. Некоторые контакторы и реле переключения отключаются, а генератор питания прекращает работу. В этом случае УПП поможет, если питающая сеть сможет обеспечить 250% от номинального значения тока вместо 500-800%, которые были ей не под силу. Если же сеть не даст даже 250%, то смысла в установке устройства плавного пуска нет.
- Двигатель не запускается напрямую (не начинает крутиться или не разгоняется до нужной скорости, вызывая срабатывание защитной системы). УПП не поможет, но можно попробовать исправить ситуацию с помощью преобразователя частоты.
- Запуск отличный, но на входе отключается автомат еще до того, как устанавливается номинальная частота. УПП может помочь, но не обязательно. Чем ближе частота вращения к номинальному значению в момент срабатывания автомата, тем больше шансов на успех.
Продвинутые устройства плавного пуска для асинхронных двигателей выполняют дополнительные функции:
- Защита от короткого замыкания при пуске в ход;
- Предотвращение обрыва фазы;
- Исключение повторного незапланированного включения;
- Защиты от превышения номинальных нагрузок.
Использовать такие устройства можно не только для смягчения запуска, но и для плавной остановки мотора. График ниже показывается зависимость скорости вращения двигателя от времени при прямом пуске и с использованием стартсофтера (второе название УПП).
Дополнительный бонус обладателям УПП: можно будет подобрать менее мощный источник бесперебойного питания, если в нем есть необходимость.
Принцип действия устройства плавного пуска
Стартсофтеры бывают:
- Механические;
- Электрические.
Рассмотрим принцип действия каждого из видов УПП.
Механическое регулирование пусковых характеристик
Самый простой способ сделать запуск электродвигателя плавным – принудительно сдерживать нарастающую скорость вращения. Для этого можно использовать устройства, механически регулируя вращение вала. Сюда относят тормозные колодки, противовесы с дробью, блокираторы магнитного действия и жидкостные муфты.
В каждом случае принцип действия свой. Однако представить, что происходит при механическом сдерживании скорости, можно на примере вращающегося диска: попробуйте коснуться его предметом. Между ним и диском образуется сила трения, которая будет направлена в противоположную сторону относительно вращения. Это значит, что диску понадобится больше времени для разгона до установленного значения. Скорость при этом будет расти плавно.
Электрические устройства для плавного пуска электродвигателей
Принцип действия электрических УПП заключается в ограничении подаваемого мотору напряжения с помощью параллельно соединенных тиристоров, как показано на рисунке ниже.
Чтобы лучше понять, как работает стартсофтер, нужно подробнее изучить запуск. Теоретически это процесс преобразования энергии из электрической в кинетическую. При этом сопротивление двигателя от малого значения, характерного для не вращающегося двигателя, увеличивается до большого, когда уже достигнута номинальная скорость. И по закону Ома(I=U/R) в начальный момент ток максимален.
Формула же энергии имеет вид: E=P*t=U*I*t. А поскольку в начале запуска ток максимален, то энергия должна передаваться очень быстро. Если же своими руками подключить электродвигатель к сети через УПП, то на входе в устройство будет работать вторая формула. Энергия будет подаваться очень быстро, но выходить будет медленно. Это достигается путем ограничения напряжения, контролирующего рост пускового тока. А поскольку в обеих формулах ток имеет одинаковую величину, видно, что чем меньше сила тока, тем больше времени потребуется на разгон. Но разгон при этом будет плавный.
Важно! Несмотря на необходимость в снижении пусковых токов, устанавливать их на слишком низких значениях нельзя. Иначе двигатель не сможет разогнаться. Обычно достаточно снизить ток до 250% от номинального (при прямом пуске он составляет 500-800%).
Управление электрическими стартсофтерами
Различают два вида электрических устройств, смягчающих пусковой процесс:
- С амплитудным управлением;
- С фазовым управлением.
Работа амплитудного УПП базируется на постепенном увеличении напряжения на клеммах мотора до максимальной величины. Такие устройства помогают запускать электродвигатели в холостом режиме или с небольшой нагрузкой.
Фазовые стартсофтеры регулируют частотные характеристики фазного тока без снижения напряжения. Это позволяет сохранить высокую мощность мотора, запускать который можно даже с большой нагрузкой. Установить плавное нарастание вращательной частоты можно даже в рабочем режиме. Это важная функция, благодаря которой можно менять скорость вала, не теряя мощность.
Оборудовать электродвигатель устройством плавного пуска или нет – ваше личное дело, если только он не завершает работу на полпути до разгона. Но имейте в виду, что за рубежом запрещено пускать в ход моторы мощностью более 15000 Ватт без стартсофтера. Попытка сэкономить на УПП может привести к преждевременному износу механизма. Если уж не хочется сильно тратиться, то просто установите устройство своими руками, но приобретите его обязательно.
Устройство плавного пуска электродвигателя: назначение и принцип работы
Зачем нужно УПП?
Устройство плавного пуска электродвигателя обозначается специальной аббревиатурой УПП – именно под таким наименованием его часто можно встретить в различной справочной литературе или каталогах. Зачем оно требуется в системе? Дело в том, что при запуске двигателя крутящий момент дает очень большую нагрузку, которая значительно превышает номинальную, то же касается и пусковых токов. Все это приводит к появлению ряда неприятных проблем.
- Может повредиться изоляция на обмотках, и тогда аппарат прекратит свою работу, запустить его не получится.
- Кинематическая цепь может полностью выйти из строя из-за различных повреждений и ударов.
- Тяжелый пуск, который не дает устройству работать нормально.
Все эти моменты требуют использования такого приспособления, как устройство плавного пуска двигателя. С ним мотор будет работать нормально, постепенно разгоняясь без лишних рывков, а значит, перегрузки не будут влиять на состояние и работоспособность агрегата. Также это способствует сохранению хорошего состояния изоляции.
Как понять, что происходит тяжелый пуск, и требуется устройство плавного пуска двигателя для нормальной работы? Это явление обычно появляется в определенных случаях, когда его можно распознать по некоторым признакам:
- Пуск может быть тяжелым, если используемый источник питания не справляется со своими функциями. В этом случае устройство требует от сети такой ток, который она может выдать только под максимальным напряжением, либо не способна работать с такими параметрами в принципе. При совершении запуска будут отключаться автоматы и элементы системы, начнут мигать лампочки с индикаторами и тоже отключатся, генератор прекратит свою деятельность. Однако стоит учесть, что в такой ситуации установка УПП поможет, только если данная сеть способна дать 250 процентов от номинального имеющегося значения тока, тогда при плавном пуске конкретный двигатель сможет работать от нее. Если же источник питания не способен выдавать такие показания, то и смысла в установке дополнительных устройств нет, они все равно не помогут работе, нужно подключаться к другой сети.
- Во время тяжелого пуска работающий двигатель может не запускаться напрямую, видно, что он не начинает двигаться или не может разогнаться до нужной при функционировании скорости, в результате чего срабатывает защитная система. Для решения задачи не поможет УПП, но можно дополнительно попробовать использовать другое устройство — преобразователь частоты, который исправит ситуацию.
- В некоторых случаях запуск может быть хорошим, но включается защитный автомат. В этом случае может помочь устройство плавного пуска двигателя, причем, чем ближе конкретная получаемая частота вращения находится непосредственно к номинальной в то время, когда срабатывает защита, тем выше шансы на успех и удачное разрешение этой проблемы.
Некоторые приборы УПП обладают дополнительными функциями, которые способствуют оптимальной работе асинхронных двигателей:
- Могут защитить от случайного возникновения короткого замыкания при пуске в ход и последующих повреждений.
- Способны предотвратить внезапный обрыв фазы.
- С его помощью можно исключить повторное включение, являющее незапланированным.
- Защитит от превышения допустимого уровня нагрузок.
Подобные приспособления помогают не только обеспечить плавный и спокойный запуск двигателя без лишних нагрузок на систему, но и провести такую же плавную остановку, которая способствует увеличению срока службы агрегата и более эффективному функционированию. Также один из плюсов использования этого устройства — возможность подобрать ИПБ с меньшей мощностью, если есть необходимость в использовании подобного источника.
Принцип действия механизма
Стартсофтеры — это еще одно название подобных систем, калька с их английского наименования. Они бывают двух типов, которые отличаются по способу действия и особенностям функционирования. Это электрические и механические УПП.
Механический способ регулирования является более простым, поскольку в его основе лежит несложное действие — он принудительно сдерживает нарастающую скорость вращения при запуске, чтобы не дать образоваться слишком большой нагрузке. Для этого применяются различные детали и механизмы, которые воздействуют механическим путем, помогая регулировать работу и получать нужные параметры. Конечно, каждый из этих вариантов обладает своими особенностями и характерными принципами работы, но выполняют они одну и ту же задачу.
Представить способ механического воздействия достаточно легко. Если вращающегося диска коснуться каким-либо предметом, скорость движения замедлится, поскольку возникнет сила трения, направленная в противоположную сторону. Элементу нужно будет больше времени, чтобы разогнаться, и такой процесс будет происходить более плавно. Вот так действуют механические регуляторы.
У электрических регуляторов принцип действия сложнее, там работа осуществляется за счет специальных элементов в электрической цепи, которые ограничивают подачу напряжения. Чтобы разобраться, как именно и по какому типу работает УПП с таким принципом, нужно внимательно изучить сам процесс. Это момент, когда электроэнергия преобразуется в кинетическую, из-за чего и происходит начало работы мотора. Также в это время сопротивление увеличивается — от малых показателей к максимальным. И уровень тока по своей силе действия максимален, о чем говорит закон Ома. Это значит, что поступающая энергия в такой момент, согласно закону, должна передаваться с большой скоростью. А если подключить двигатель с использованием специального стартсофтера, то в действие вступает вторая формула этого закона, в итоге энергия передается по-прежнему с таким же уровнем, быстро, но выходит уже иначе, медленно, поскольку напряжение ограничивается. Чем меньше будет имеющаяся сила тока, тем больший промежуток времени потребуется агрегату на разгон, и при этом он будет плавным.
Как выбрать?
Существует несколько параметров, от которых следует отталкиваться при необходимости выбора подобного элемента:
- Нужно правильно подобрать агрегат таким образом, чтобы его предельная сила тока соответствовала мотору, с которым он будет использоваться — в этом заключается залог нормальной работы.
- Существует параметр запусков в час, которых может быть определенное количество, обычно он указывается в эксплуатационных характеристиках УПП, и при работе нельзя превышать это значение.
- Напряжение этого устройства не должно быть меньше, чем уровень, который имеется в сети.
Стоит отдельно отметить специализированные УПП для насосов, которые предназначены для снижения гидравлических ударов, негативно влияющих на трубопровод. При полностью заполненных трубах использование такого механизма позволяет практически полностью устранить эти удары, тем самым, продлевая срок службы всей системы коммуникаций. Вот почему приобретение устройства для насоса будет хорошим решением, использовать его можно не только на моторах различных машин.
Есть и устройства плавного запуска, предназначенные для электроинструментов, у них тоже имеется своеобразная специфика, поскольку при работе таких агрегатов получается сочетание динамических нагрузок и больших оборотов, например, можно увидеть это при работе шлифовальной машинки. Характерная особенность состоит в том, что нагрузка возникает не только во время пуска, но и при каждой подаче, поэтому инструменту нужно обеспечить надлежащую защиту.
Устройства плавного пуска (Софтстартеры). Виды и работа
Устройства плавного пуска (УПП)(Софтстартеры) представляет механизм, обеспечивающий плавный рост пусковых характеристик электродвигателей. Он смягчает процесс запуска и остановки работы электродвигателя.
Функции и возможности устройства плавного пуска
У двигателей, запустившихся в работу напрямую, характеристики значительно превышают номинальные значения. Повышенные значения пусковых токов и крутящего момента при пуске, являются источниками повреждений, это механические рывки, повреждения изоляции обмотки, перегрев, тяжелый старт и прочих проблем с электродвигателем. Но с помощью плавного пуска все нежелательные неисправности можно предупредить, поэтому электрические двигатели нуждаются в устройстве плавного пуска (УПП).
Главные функции УПП:
- Плавный разгон и остановка.
- Уменьшение пускового тока.
- Согласование момента нагрузки с крутящим моментом двигателя.
В УПП напряжение на обмотках электродвигателя постепенно нарастает, обеспечивая ограничение тока. Благодаря этому, параметры электромашины при запуске сохраняются в неопасных пределах.
Устройство УПП
УПП выпускаются разных модификаций и могут отличаться принципом работы. Но все софтстартеры имеют одинаковые главные составляющие части.
Основные компоненты УПП:
- Тиристоры. Эти элементы регулируют напряжение, которое подаётся на электродвигатель.
- Блок печатных плат. Эта часть софтстартеров управляет тиристорами.
- Радиаторы, вентиляторы. Эти приборы необходимы для рассеивания тепла.
- Трансформатор тока. Благодаря этому компоненту, осуществляется измерение тока.
- Корпус.
Некоторые устройства плавного пуска оснащены клавиатурой и дисплеем. Также в зависимости от типа софтстартера, прибор может быть оборудован встроенным реле перегрузки, из-за чего отпадает потребность во внешнем реле.
Принцип действия УПП
Регулировка пусковых характеристик осуществляется по двум принципам:
- Механическому.
- Электрическому.
Механические УПП:
Простой способ осуществить плавный запуск двигателя заключается в принудительном удерживании усиливающейся скорости вращения с помощью тормозных колодок, жидкостных муфт и других элементов.
Этот способ имеет существенные минусы:
- Уменьшение напряжения снижает крутящий момент на валу.
- Продолжительный старт мотора повышает риск перегрева двигателя.
- Длительный запуск может привести к перегреву полупроводниковых компонентов УПП, после чего они могут выйти из строя.
Также механическое управление пуском осуществляется исключительно при небольших нагрузках либо запуске двигателя вхолостую.
Электрические УПП считаются более совершенными, их разделяют на два вида по специфике работы:
- Амплитудные. Софтстартеры этого типа обеспечивают старт мотора в холостом режиме либо с умеренной нагрузкой. Эти устройства постепенно повышают напряжение на клеммах электродвигателя до предельных показателей.
- Частотные (фазовые). Эти УПП управляют частотными характеристиками фазного тока, не снижая напряжение. Благодаря этому, запустить мотор удается даже при большой нагрузке.
Фазовые УПП предоставляют следующие преимущества:
- Возможность осуществлять размеренное прибавление вращательной частоты в рабочем режиме.
- Гарантируют стабильность высокой мощности мотора даже при смене скорости вала.
Минусы фазовых УПП:
- Сложность монтажа.
- Сложная наладка.
Электрические приборы для плавного пускового процесса не имеют таких недостатков, которые могли бы привести к неполадке самого устройства или двигателя. Они всегда оправдывают себя при эксплуатации, но стоят гораздо дороже УПП с механическим управлением.
Виды УПП
УПП разделяют на следующие типы:
- Регуляторы напряжения, в которых присутствует функция обратной связи. Это усовершенствованные модели УПП, контролирующие фазовый сдвиг между током в обмотках и напряжением.
- Регуляторы напряжение, в которых отсутствует функция обратной связи. Приборы широко используются по сравнению с другими пускателями. Управление в них можно осуществлять по двум либо трем фазам исключительно по указанным ранее параметрам.
- Регуляторы пускового момента. Эти приборы могут координировать исключительно одну фазу электродвигателя. А это позволяет контролировать пусковой момент двигателя и совсем незначительно снижать пусковой ток. Можно сказать, эти регуляторы не контролируют ток, его уменьшение малозаметно, поэтому он практически такой, как при прямом запуске. Если такой ток будет протекать по обмоткам двигателя дольше, чем обычно при прямом пуске, то может возникнуть, перегрев электродвигателя. Поэтому этот тип УПП не используется для устройств, требующих снижение пусковых токов. Но их можно использовать для плавного запуска однофазных асинхронных электродвигателей.
- Регуляторы тока с обратной связью. Это наиболее прогрессивные устройства для плавного пуска. Они осуществляют прямой контроль над током, что позволяет более точно управлять пуском. Преобладают простой настройкой, а также программированием пускателя. Большая часть параметров устанавливается автоматически.
Приборы, управляющие напряжением и не имеющие обратной связи, являются наиболее распространённым видом УПП. Они бывают двух- и трехфазными. Эти УПП могут контролировать напряжение в двух и сразу в трех фазах двигателя. Регулирование выполняется исключительно по ранее заданной программе, которая включает показатели исходного напряжения пуска и точное время, за которое напряжение должно дорасти до номинального значения. Некоторые модели этих пускателей способны ограничивать пусковой ток, но чаще всего это ограничение связано с уменьшением напряжения при пуске двигателя. Также они могут управлять процессом замедления, медленно снижая напряжение для остановки.
Электрические и механические характеристики этих устройств отвечают всем стандартным требованиям, предъявляемым к УПП. Но более совершенным вариантом этих софтстартеров являются регуляторы, имеющие обратную связь.
Регуляторы напряжения с обратной связью получают данные о токе двигателя и, пользуясь этой информацией, приостанавливают рост напряжения во время запуска. Снижать нарастание напряжения регуляторы начинают тогда, когда током будут достигнуты предельные значения, которые указываются заранее. Такие УПП позволяют осуществлять запуск с минимальным значением тока и удовлетворительным значением крутящего момента. А данные, которые они получают, применяются для организации защит от дисбаланса фаз, перегрузки и пр.
Применение УПП
УПП эксплуатируются во всех областях промышленности и сельского хозяйства. Их можно применять везде, где присутствует электродвигатель. Но выбирают устройства плавного пуска исходя из нагрузки двигателя, а также частоты запусков.
При небольших нагрузках и не частых запусках следует устанавливать регуляторы без обратной связи или регуляторы пускового момента. Эти УПП подходят для шлифовальных станков, некоторых типов вентиляторов, вакуумных насосов и пр. оборудования с низкими нагрузками.
При частых инерционных запусках и высокой нагрузке рекомендованы регуляторы с обратной связью. Их целесообразно применять в центрифуге, ленточной пиле, вертикальном конвейере, распылителе и т.п.
Достоинства и наличие недостатков
Применение устройства плавного пуска снижает вероятность перегрева двигателя.
Таким образом, можно выделить главные плюсы использования УПП:
- Повышают срок службы электродвигателей и других исполнительных устройств, контактирующих с электродвигателем.
- Понижают расход энергии.
- Снижают затраты на эксплуатацию машин.
- Регулирует длительность разгона и торможения электрического двигателя.
- Снижает силу электромагнитных помех.
- Монтируется и эксплуатируется без особых трудностей.
Недостатки:
- Не выполняют возврат направления вращения.
- Не контролируют в установившемся режиме частоту вращений двигателя.
- Уменьшить пусковой ток до меньших значений, требующихся в момент старта для вращения ротора.
Устройства плавного пуска электродвигателя, считаются распространёнными приборами, решающими проблемы прямого пуска.
Похожие темы:
%PDF-1.6 % 158 0 obj >>> endobj 155 0 obj >stream uuid:9c82f025-282c-4f73-9cf0-eb17e6abc3a0adobe:docid:indd:151ccbfd-70c8-11e0-8113-e377473117c8proof:pdf
Общие сведения об устройствах плавного пуска – РегионПривод
Практика показала, что про устройства плавного пуска мы всё чаще вспоминаем только тогда, когда видим вышедший из строя редуктор приводного механизма, когда приходится менять преждевременно изношенные и никуда уже не годные приводные ремни, когда завариваем порывы труб, когда просадка питающего напряжения при включении того или иного агрегата выбивает все защиты и приводит не только вас, но и ваших соседей в ярость.
Перечень таких неприятных моментов можно продолжать сколько угодно долго, но и вышеприведенных фактов должно быть достаточно для того, чтобы задуматься: по какой причине все это происходит?
Своевременно приобретенный и подключенный софтстартер позволит избежать лишних затрат и мало когда уместной головной боли.
Устройство плавного пуска – это механическое, электротехническое или электромеханическое оборудование, необходимое для осуществления плавного пуска/останова электродвигателей с небольшим моментом страгивания рабочей машины.
Классификация устройств плавного пуска
Сегодня плавный пуск оборудования осуществляется с помощью трех типов устройств:
- УПП с одной управляемой фазой (адаптированы для маломощных двигателей)
- УПП с двумя управляемыми фазами (третья фаза подключается к сети напрямую)
- УПП со всеми управляемыми фазами
Сердцем силовой части устройства плавного пуска выступает симистор, последовательно включаемый между питающим проводником и обмоткой электродвигателя. Для справки: симистор представляет собой два встречно-параллельно включенных тиристора с управляющим входом. Тиристор отпирается только в том случае, когда выполнено условие приложения прямого напряжения типа анод-катод и одновременной подачи потенциала (отпирающий потенциал) или его импульса на управляющий электрод. Запирание катода осуществляется путем снижения токового значения в цепи «анод-катод-нагрузка» до величины, стремящейся к нулю. В структуре софтстартера тиристору отведена роль быстродействующего полупроводникового контактора, который включается напряжением и выключается током.
Важно учесть, что временной момент запирания при переходе через нулевое значение тока тиристора, через который происходит питание обмотки разгоняемого привода, всегда запаздывает относительно момента перехода синусоиды фазы напряжения через нулевой показатель по причине индуктивной составляющей. Готовые к использованию плавные пускатели уже предусматривают наличие симисторов, включаемых в одну, две или все три фазы. Когда обмотка соединена по принципу треугольника, имеется возможность включения симисторов не в фазу питания, а в разрыв обмотки. При этом токовое значение через симистор уменьшается в 1,73 раза, что, в конечном итоге, позволяет пользователю выбрать менее мощный и более доступный по цене софтстартер. Но такая ситуация удваивает число используемых кабелей.
Сравнительные технические параметры одно-, двух- и трёхфазного регулирования приведены ниже в таблице:
Число регулируемых фаз | Перекос I и U по фазам | Реализация плавного торможения | Ограничение пускового тока | Включение в разрыв обмоток в «треугольник» | Динамическое торможение | Обязательность входного контактора |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | да | нет | слабо | нет | нет | да |
2 | да | да | средне | нет | нет | нет |
3 | нет | да | Только по характеру нагрузки на валу при пуске и торможении | да | возможно | нет |
Однофазное регулирование. Нерегулируемые фазы в цикле разгона привода пропускают ток, соответствующий скольжению и моменту в конкретный временной отрезок. Так как по причине плавности пускового цикла время разгона становится больше, тепловой режим нерегулируемой обмотки может оказаться куда хуже, чем в условиях прямого пуска. Кроме того, важно учесть, что однофазные устройства плавного пуска не имеют возможности аварийного останова трёхфазного электродвигатель. Самое большое, что можно ожидать от софтстартера – это подача аварийного сигнала. Другими словами, такая схема будет актуальна только при необходимости смягчения пусковых токов в механической нагрузке в диапазоне до 11кВт и плавное торможение/длительный пуск/ограничение пускового тока не требуются.
Однофазное устройство плавного пуска ориентировано, прежде всего, на электродвигатели компрессоров в бытовых кондиционерах. Но также такое оборудование может быть успешно использовано для выполнения безопасного пуска однофазных нагрузок другого характера, при которых также будет обеспечено уменьшение ударных пусковых нагрузок и минимизация кратковременных перегрузок питающей сети. Но по причине удешевления тиристоров однофазные софтстартеры снимаются с производства. На их место приходят двухфазные.
Двухфазное регулирование. Двухфазные устройства плавного пуска адаптированы для электродвигателей мощностью не выше 250кВт. Они используются только тогда, когда узким местом при запуске является не ограничение тока до уровня гарантированной величины, а смягчение механической ударной нагрузки. Большинство моделей предусматривают наличие внутренних байпасных контакторов, что существенно снижает затраты на запуск одного или нескольких параллельно подключенных электродвигателей.
Трёхфазное регулирование. Этот тип регулирования рассматривается как наиболее оптимальное и технически совершенное решение. Трехфазные УПП позволяют получить симметричное по фазам ограничение тока и силы магнитного поля. Именно поэтому, относительно двухфазных плавных пускателей, в условиях того же крутящего момента силы в момент разгона электродвигателя, токовый режим предельно благоприятен и для привода, и для сети. Применение таких устройств плавного пуска универсально.
Принцип действия устройства плавного пуска
Принцип действия устройства плавного пуска базируется на том, что развиваемый двигателем механический момент находится в пропорции к квадрату приложенного к нему напряжения. Повышая опорное напряжение (начальный пониженный уровень) до максимального значения, появляется возможность выполнить плавный запуск и разгон электрического двигателя до номинальных оборотов.
Как правило, такие УПП используют амплитудные методы управления за счет чего успешно справляются с запуском приводов и оборудования как в холостом, так и в слабо нагруженном режиме. Более усовершенствованные плавные пускатели, относящиеся к новому поколению, основываются на фазовых методах управления, в силу чего такие устройства способны запускать электрические приводы, для которых свойственны тяжелые пусковые режимы «номинал в номинал». Применение таких устройств плавного пуска дает возможность чаще производить запуски оборудования, уменьшить пусковой «бросок» тока до минимальных значений, оптимизировать количество применяемых реле, выключателей и контакторов. Устройство плавного пуска однофазного двигателя и других приводных узлов обеспечат надежную защиту от аварийной перегрузки, заклинивания, обрыва фазы, перегрева и снизит интенсивность электромагнитных помех.
Подключение устройства плавного пуска
1 – Если подключение устройства плавного пуска выполняется стандартно (3 провода), то подключение электродвигателя может выполняться и по схеме «звезда», и по схеме «треугольник».
2 – Для электродвигателя той же мощности, при их подключении по схеме с внутренним соединением треугольником (6 проводов), потребляемая мощность УПП на 43% меньше, чем это требуется при стандартном 3-хпроводном соединении. Когда с плавным пускателем используется двигатель, подключенный по схеме с внутренним соединением треугольником, можно запускать электрический двигатели с мощностью на 73% выше, чем в условиях стандартного подключения (3 провода).
3 – Для запуска двигателя с подключением согласно схеме с внутренним соединением по типу «треугольник» (6 проводов), вторичные обмотки силового трансформатора соединяются по типу «звезда», нейтраль обязательно заземляется.
Более подробно о том, как подключить устройство плавного пуска, расскажут менеджеры нашей компании.
Достоинства использования устройств плавного пуска
Применяемые с целью обеспечения безопасности электродвигателей синхронного и асинхронного типов в момент их запуска, а так же сопутствующих механизмов и систем, устройство плавного пуска получило огромный перечень достоинств, благодаря которым всё большее количество предприятий используют его как одно из основных наиболее важных элементов производственных и коммуникационных линий. Многие компании выпускают УПП различного параметра, позволяющие использовать их во всех сферах, где используются двигатели. Наиболее известные при этом устройства плавного пуска Siemens компании, Danfoss, Prostar, Веспер и другие. Благодаря их внедрению в работу электродвигателей было получено следующие преимущества:
- Повышение уровня надёжности узлов двигателя и составляющих цепь механической передачи элементов.Например, за счёт отсутствия резких нагрузок и ударов в механизмах трансмиссий и содействующих механизмов повышается срок службы устройств, экономит время и средства, которые могли бы потратиться на ремонт и обслуживание;
- Улучшение защиты двигателя от сетевых перегрузок, обрыва фаз, скачков сетевого напряжения. Это в свою очередь препятствует перегреву двигателя, блокировке ротора и нежелательных коротких замыканий;
- Улучшение показателей в процессе торможения и разгона двигателя;
- Снижение пусковых токов до номинального показателя;
- Обеспечение надёжной организации системы управления технологическими процессами, благодаря встроенному микроконтроллеру и управляющей плате высоких классов;
- Уменьшение сроков на ремонтно-обслуживающие работы благодаря мониторингу текущих проблем и общего состояния устройства на дисплее.
Последствия отсутствия устройств плавного пуска в промышленности
В процессе запуска электродвигателя, выделяется огромное количество как кинетической, так, соответственно, и тепловой энергии. При частых запусках, особенно в условиях нагрузок, уровень выделяемой энергии настолько велик, что может спровоцировать перегрев обмоток электродвигателя. Вместе с этим, неблагоприятной является подача полного напряжения и для статора, подвергая его токам, превышающим нормальное значение до 6-ти кратного. Вследствие всех этих факторов, возможны значительные перегрузки и нарушения в работе не только двигателя, но и практически всех потребителей электроэнергии общего сетевого ресурса. Исходя из сказанного, сделаем вывод, что исключение устройства плавного пуска асинхронных двигателей из сети может иметь следующие серьёзные недостатки:
- В отношении к двигателю: возникает значительное усилие нагрузки на проводники, что ослабляет бандажирование обмоток, нарушает изоляцию и, как следствие, преждевременно выводит из строя весь двигатель через возникшее на витках короткое замыкание.
- В отношении к сети питания: возникает просадка напряжения, негативно влияющая на работу различных сетевых устройств – компьютеров, терминалов и прочих. При этом подключённый изначально двигатель так же может не запускаться.
- В отношении к технологическому процессу: увеличение зазоров в месте соединения двигателя с механизмом, что приводит к нежелательным механическим нагрузкам, способным выполнить деформацию, поломку или износ рабочих элементов подключаемых механизмов, а так же к повреждению рабочих материалов, что приводит к дополнительному убытку.
Таким образом, использование устройств плавного пуска в процессе работы электродвигателя – это гарант качественно проходящих всех технологических процессов и механических операций, от стабильной и бесперебойной работы которых зависит уровень многих экономически и прочих показателей.
Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)