Назначение устройства плавного пуска электродвигателя
Плавный пуск используется для ограничения броска тока (высокого тока за короткое время) при включении электроприборов.
Плавный пуск применяются в системе электропитания мощных устройств, в частности электродвигателей (особенно с короткозамкнутым ротором), галогенных ламп, источников питания, выпрямителей, содержащих конденсаторы большой емкости и других устройств, способных потреблять ток, во много раз превышающий номинальный на момент запуска. Бросок тока грозит перегрузкой сети и может привести к срабатыванию защиты от перегрузки по току.
Устройство плавного пуска SIRIUS 3RW40 для стандартного применения для плавного пуска и торможения трехфазных асинхронных двигателей
Устройства плавного пуска раньше изготавливались с использованием пассивных резистивных и индуктивных элементов, последовательно подключаемых к цепи тока с помощью ручных переключателей, электромагнитных реле, пускателей или контакторов. В настоящее время они реализуются силовыми электронными системами с микропроцессорным управлением.
Устройства плавного пуска электродвигателя (УПП, Soft starter) позволяют отнюдь не только снизить пусковой ток в момент старта. Они также способны обеспечивать контроль перегрузок, тем самым продлевая срок службы оборудования, и управлять его остановкой с максимальным быстродействием, что тоже немаловажно (смотрите - Зачем нужен плавный пуск электродвигателя).
Электронная система устройств плавного пуска короткозамкнутых асинхронных двигателей состоит из силового электронного модуля, выполненного на базе тиристоров или симисторов и системы переключения тиристоров в нужный момент фазы в зависимости от потребляемого тока или первоначальных настроек максимального пускового тока.
Когда устройство плавного пуска получает команду на пуск, оно изначально оставляет более низкое напряжение, чем напряжение, для на котором работает электродвигатель. Затем напряжение автоматически увеличивается до тех пор, пока электродвигатель не получит правильное рабочее напряжение.
Можно установить подходящее время для изменения напряжения от заданного к рабочему. Для плавного пуска большого и тяжело загруженного двигателя часто требуется больше времени. Двигатель меньшего размера можно запустить быстрее.
По сути, УПП - это современные тиристорные регуляторы напряжения с микропроцессорным управлением.
Критерии, которые необходимо учитывать при выборе УПП
В первую очередь, при выборе устройства плавного пуска, следует обращать внимание на максимальный ток электродвигателя при наибольшей нагрузке, максимальное число пусков в течение часа, и на значение напряжения питания.
Грубо режимы работы устройств плавного пуска, по значению пускового тока, можно разделить на следующие три:
-
Легкий. Величина пускового тока не превышает трехкратного значения номинала, и время пуска не превышает 20 секунд. В легким режиме можно осуществлять пуск: винтовых и центробежных компрессоров, центробежных вентиляторов, насосов, приводов конвейеров, различных сверлильных и токарных станков.
-
Тяжелый. Пусковой ток достигает 4,5 значений номинала. Это касается устройств со значительным моментом инерции, пуск которых продолжается до 30 секунд. Это компрессоры под нагрузкой, роторные дробилки, вертикальные конвейеры, лебедки, пилорамы, прессы, цементные насосы и т.п.
-
Особо тяжелый. В этом режиме пусковой ток более чем в 6 раз может превышать номинал, при этом разгон может занимать весьма продолжительное время. Сюда относятся: шнековые дробилки, поршневые насосы, различные центрифуги, шаровые мельницы, ленточные пилы, вентиляторы высокого давления под нагрузкой, сепараторы для жидкостей и т.п.
Далее рассмотрим всевозможные характеристики устройств плавного пуска, их функции, на наличие или отсутствие которых следует обратить внимание при выборе той или иной модели для решения конкретной, заранее известной задачи.
Немаловажной характеристикой устройства плавного пуска является его способность контролировать ток. В простых устройствах напряжение постепенно повышается, пока не будет достигнуто его номинальное значение, и этого обычно достаточно для легких пусковых режимов.
Однако в некоторых случаях важно ограничить непосредственно мощность, что особенно актуально при использовании маломощных генераторов или слабых линий, где есть риск аварии даже от кратковременного превышения критической мощности.
Следующим критерием выбора можно назвать функцию шунтирования, то есть отключение пускового блока от силовой цепи посредством срабатывания контактора, чтобы по завершении стадии пуска рабочий ток тек не через устройство, а напрямую к нагрузке, дабы не перегревать симисторы пускового устройства.
Это актуально для мощных нагрузок. Иногда функция контактора встроена, иногда – требуется внешний контактор, срабатывающий от подающегося на него сигнала.
Схема подключения УПП
Типовая схема подключения устройства плавного пуска для одного направления вращения с сетевым и байпасным контакторами приведена на рисунке. Устройство выполнено на базе тиристорного регулятора напряжения.
Схема подключения устройства плавного пуска для одного направления вращения двигателя
Виды УПП
По количеству фаз регулирования устройства плавного пуска бывают трехфазными и двухфазными. Двухфазные меньше по габаритам и дешевле, они подходят для легких режимов. Однако для частых пусков лучше и надежней применять непосредственно трехфазные, обеспечивающие полную симметрию режимов работы всех трех фаз.
По способу управления пусковые устройства делятся на аналоговые и цифровые.
Цифровые имеют более гибкое управление и легко предоставляют множество дополнительных защитных функций, в то время как аналоговые ограничены по функционалу, управляются потенциометрами, а внешние системы управления требуют подключения дополнительных узлов.
Электронная защита от перегрузки – немаловажная составляющая любого устройства плавного пуска. В дополнение может быть включена защита по превышению времени пуска, защита от перекоса фаз, изменения чередования фаз, от пониженного тока, от снижения частоты сети и т.д.
В некоторых моделях доступно подключение встроенного в обмотку двигателя термистора. Важно при этом не пренебрегать вводными автоматами чтобы защитить устройство в случае короткого замыкания.
Встречаются модели с возможностью пуска двигателя на пониженной скорости за счет псевдочастотного регулирования, когда несколько пониженных скоростей заранее заданы в устройстве и не могут корректироваться. Работа в этих режимах ограничена по времени и функция служит лишь для отладки оборудования перед началом эксплуатации.
Многие модели имеют функцию торможения, когда на обмотку двигателя подается постоянное напряжение (динамическое торможение). Это необходимо для систем с активной нагрузкой, как то: наклонные транспортеры или подъемники, где при отсутствии тормоза движение системы продолжится, что часто не является желательным.
Для некоторых механизмов полезен толчковый пуск, это функция кратковременной подачи полного сетевого напряжения для сталкивания механизма с места, чтобы дальше можно было вести плавный разгон. Эта дополнительная функция встречается в некоторых моделях устройств плавного пуска.
Для насосно-вентиляторного оборудования бывает полезной функция снижения напряжения питания при малой нагрузке, причем это не нанесет ущерба нормальной работе механизма.
Заключение
Таким образом, подход к выбору устройства плавного пуска может быть основан на сопоставлении конкретных требований с представленными выше критериями. Нередко поставщики предоставляют программу выбора устройства по примерным расчетным алгоритмам, что также облегчает выбор.
Главными показателями, тем не менее, являются:
- количество пусков в час,
- длительность пуска,
- номинальный ток,
- требуемое ограничение тока,
- длительность остановки,
- возможность шунтирования,
- температура и другие условия окружающей рабочей среды.
Смотрите также: Отличия частотных преобразователей от устройств плавного пуска
Андрей Повный