Плавный пуск асинхронного электродвигателя необходим для продления его срока эксплуатации и минимизации работ, связанных с устранением возможных поломок.
Необходимость плавного запуска
Для того чтобы обеспечить необходимую пусковую мощность, следует увеличить номинальную мощность питающей сети. По этой причине оборудование может значительно подорожать. Причем очевиден и перерасход электроэнергии.
Одним из недостатков асинхронного электродвигателя является большой ток пуска. Он превышает номинальный в 5 — 10 раз. Ток с большими бросками может также возникнуть при торможении двигателя или при его реверсе. Это ведет к нагреву обмоток статора, а также слишком больших электродинамических усилий в частях статора и ротора.
Если вследствие возникшей аварийной ситуации двигатель перегрелся и вышел из строя всегда рассматривается возможность его ремонта. Но после перегрева параметры трансформаторной стали изменяются. Отремонтированный электродвигатель обладает номинальной мощностью на 30% меньшей, чем у него была ранее.
Для того чтобы ток ограничить используют пусковые реакторы, автотрансформаторы, резисторы и устройства плавного пуска двигателей — софт-стартеры.
Прямой запуск
В электросхеме прямого пуска машина непосредственно подключена к сетевому напряжению питания.
На схеме выше показана характеристика пускового тока при прямом старте. При таком подключении повышение температуры в обмотках машины минимальное.
Подключение осуществляется с помощью контактора (пускателя). В схеме применяется реле перегрузки для защиты электродвигателя. Однако такой метод применим, когда нет ограничений по току.
Во время старта машины пусковой момент ограничивают, чтобы сгладить резкий рывок, вследствие которого могут выйти из строя механические части привода и подсоединенные механизмы.
По этой причине производители крупных электродвигателей запрещают их прямой пуск.
Подключение «звезда-треугольник»
Одним из основных способов запуска машины является электросхема «звезда-треугольник». Такой старт возможен, для двигателей, у которых все начала и концы обмоток выведены.
Управление стартом по этой схеме состоит из трех контакторов, реле перегрузки и реле времени, управляющим контакторами.
Первоначально коммутация с сетью происходит по схеме «звезда». Контакторы К1 и К3 замкнуты. Затем, через определенное время, обмотки переключаются автоматически на схему «треугольник».
Контакты К3 размыкаются, а контакты К2, наоборот, замыкаются. Реле времени в электросхеме служит для управления их переключением. На нем выставляется время разгона двигателя.
При этом пусковые токи существенно снижаются.
Такой способ эффективен, но применяется он не всегда.
Старт через автотрансформатор
Однако здесь есть и недостаток. В процессе работы машина переключается на сетевое напряжение, что приводит к резкому скачку тока.
Устройства плавного пуска
В условиях плавного старта асинхронной машины с использованием в электросхеме силового блока тиристоров подается ток несинусоидальной формы. Ускорение и торможение происходят за короткий промежуток времени. Многие собирают устройство плавного пуска своими руками. Это намного снижает его цену.
В этой схеме тиристоры подключены в цепи параллельно по встречному принципу. К общему электроду поступает управляющее напряжение. Такое устройство принято называть симистором. В случае трехфазной системы он присутствует в каждом проводе.
Для того чтобы отвести тепло, выделяемое при нагревании полупроводников, применяются радиаторы. Габариты, вес и цена устройств при этом возрастает.
Существует и другой вариант для решения проблемы нагрева. В схему подключают шунтирующий контакт. После старта контакты замыкаются.
В этом случае возникает параллельная цепь, сопротивление которой меньше сопротивления полупроводников. А ток, как известно, выбирает путь наименьшего сопротивления.
Пока происходит этот процесс, симисторы остывают. Пример такого подключения приведен ниже на рисунке.
Типы устройств плавного старта
Их можно разделить на четыре категории.
- Регулирующие пусковой момент. Принцип действия их таков, что они осуществляют контроль одной фазы. Но при контроле плавного старта не снижают пусковые токи. Поэтому спектр применения их ограничен.
- Регулирующие напряжение с отсутствием сигнала обратной связи. Работают они по заданной программе и являются одними из самых распространенных в использовании.
- Регулирующие напряжение с сигналом обратной связи. Их принцип действия — способность менять напряжение и регулировать величину тока в заданном диапазоне.
- Регулирующие ток с наличием сигнала обратной связи. Являются самыми современными из всех устройств подобного типа. Обеспечивают наибольшую точность управления.
Софт-стартеры
Современные устройства плавного пуска выполнены, на микропроцессорах. И это существенно увеличивает их функциональные возможности по сравнению с аналоговыми. Эти устройства называют софт-стартерами. Они увеличивают срок службы исполнительных механизмов и самих электродвигателей.
С ними старт электродвигателя происходит с постепенным увеличением напряжения. Кроме этого, регулируется время разгона и время его торможения. Для того чтобы пониженное начальное напряжение не могло в электросхеме значительно снизить пусковой момент, его устанавливают в диапазоне 30 — 60% от номинального.
Плавная регулировка напряжения дает возможность плавного ускорения двигателя до номинальной скорости.
Необходимо отметить, что с применением софт-стартеров уменьшилось количество реле и контакторов в электрической цепи. Само по себе устройство софт-стартеров не является сложным. Они просты в монтаже и эксплуатации. Электросхема подключения показана на рисунке справа.
Однако существует ряд особенностей, которые обязательно следует учитывать при их выборе.
- Первое — это обязательный учет тока асинхронной машины. Поэтому выбор софт-стартера необходимо осуществлять учитывая полный ток нагрузки, не превышающий тока предельной нагрузки самого устройства,
- Второе — максимальное число стартов в час. Как правило, оно ограничено софт-стартером. Число запусков в час самой машины не должно превышать этот параметр,
- Третье — это напряжение самой электрической сети. Оно должно соответствовать паспортному значению устройства. Несоответствие может привести к его поломке.
Справочник | Приводное и электротехническое оборудование | Техпривод
В данной статье мы рассмотрим различные схемы подключения устройств плавного пуска на примере УПП Prostar PRS2.
Софтстартеры выпускаются множеством производителей, и у всех есть свои особенности. Однако существуют общие принципы подключения, справедливые для любой модели УПП.
Все проводники, подключаемые к пускателю, можно разделить на силовые и управляющие. Силовые цепи отвечают за подачу питания. Управляющие цепи – это цепи включения/выключения (коммутации), сигнализации и т. п. Они обеспечивают не только запуск и остановку двигателя, но и защиту софтстартера в случае аварийных ситуаций.
Общая схема подключения устройства плавного пуска Prostar PRS2 имеет следующий вид:
Силовая часть
В силовую часть входят:
- Вводной автоматический выключатель QF
- Силовые тиристоры (на схеме не показаны, находятся внутри УПП)
- Обводной (шунтирующий) контактор КМ
- Асинхронный электродвигатель М
- Цепь питания катушки шунтирующего контактора (предохранитель FU и контакты внутреннего реле 01 и 02)
Напряжение на входные силовые контакты L1, L2, L3 и на контакты обводного контактора КМ подается через автоматический выключатель QF, который также используется для защиты устройства плавного пуска в случае перегрузки или внутреннего замыкания. Номинальный ток выключателя выбирается в соответствии с потребляемым током софтстартера.
Обводной контактор КМ включается при достижении двигателем максимальных оборотов (при полном открытии внутренних тиристоров УПП). Напряжение на катушку контактора поступает через специальные выходные контакты 01 и 02.
На схеме показано, что питание подается на коммутацию через предохранитель FU с фазы L3. При замыкании контактов (выход полного напряжения) фаза L3 поступает на нижний по схеме вывод катушки контактора КМ.
Верхний вывод может питаться фазой L1 (при напряжении катушки контактора 380В), либо может быть подключен к нейтральному проводу N (при напряжении 220В).
На катушку контактора может подаваться любое напряжение, например, 24В постоянного тока. Для этого нужен соответствующий источник питания, который будет коммутироваться через контакты 01 и 02 УПП. В таком случае в подключении к фазе L3 через предохранитель FU нет необходимости. Таблица по выбору контактора в зависимости от мощности двигателя приводится в инструкции к конкретной модели.
Нижние по схеме контакты шунтирующего контактора должны быть подключены только к соответствующим клеммам софтстартера А2, В2, С2, так как при включении режима шунтирования и выходе двигателя на полную мощность происходит контроль за током двигателя в целях его защиты от перегрузки.
Электродвигатель подключается через выходные силовые клеммы Т1, Т2, Т3 через кабель соответствующего сечения.
Управляющая часть
Рассмотрим работу управляющей части схемы подключения УПП.
Важный элемент здесь – входные клеммы цепи запуска и останова. Существует два вида схемы управления – 2-проводная и 3-проводная. Вид управления выбирается пользователем через панель управления.
Схема управления через два провода
На схеме показан ключ с фиксацией (переключатель) К. При замыкании его контактов УПП запускается, при размыкании начинается процесс плавного останова двигателя.
Контакт «Мгновенный стоп» в нормальном состоянии должен быть замкнут. Им показана аварийная цепь, например, кнопка «Аварийный останов», либо концевые выключатели открытия защитных ограждений. Как только эта цепь рвется, устройство плавного пуска аварийно останавливает двигатель.
Схема управления через три провода
В данном случае используются 3 провода, которые подключаются к контактам 8, 9, 10. При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» (без фиксации) софтстартер начинает процесс разгона электродвигателя, при нажатии кнопки «Стоп» (также без фиксации) начинается процесс останова.
Запуск УПП также может быть произведен посредством промежуточного реле. Это целесообразно для исключения ложных срабатываний в случае длинных проводов управления или сложной помеховой обстановки.
Схема двухпроводного управления с использованием промежуточного реле КА показана ниже.
Обозначения на схеме: KS – переключатель «Пуск/Стоп» с фиксацией, КА – катушка и контакт реле. Нормально замкнутые контакты К – цепь мгновенного стопа, о которой говорилось выше.
Для удобства оператора на посту управления могут быть установлены две кнопки – «Пуск» и «Стоп». При размещении поста на значительном удалении от устройства плавного пуска может быть использовано промежуточное реле, как это показано на схеме ниже:
На рисунке представлена классическая схема включения и выключения реле с самоподхватом. Здесь также используется двухпроводная схема через контакты реле КА.
В устройстве плавного пуска Prostar PRS2 имеются и выходные клеммы (см. общую схему подключения):
- 01-02 – выход на байпас для управления шунтирующим контактором (было рассмотрено выше).
- 03-04 – программируемый выход. Включается при событии, которое может быть запрограмировано при настройке устройства плавного пуска.
- 05-06 – выход ошибки. Срабатывает при любой аварии УПП.
- 11-12 – аналоговый токовый выход для контроля тока электродвигателя.
У софтстартеров других производителей могут отличаться номера клемм, значения напряжений и пр. Уточнить нюансы подключения можно в инструкции к конкретной модели УПП.
Другие полезные материалы: Общие сведения об устройствах плавного пуска Выбор частотного преобразователя Подробно о редукторах Обзор устройств плавного пуска SIEMENS
Устройство плавного пуска
Устройства плавного пуска (Софт-стартеры) предназначены для плавного разгона и торможения электродвигателей, ограничения пусковых токов в момент запуска и согласования момента нагрузки с крутящим моментом двигателя.
Не секрет, что асинхронные двигатели, при запуске, имеют высокие значения пусковых токов, превышающие в 6-8, а в некоторых случаях даже в 10 раз, номинальный ток и существенное увеличение крутящего момента, что негативно влияет на работу самих двигателей. Кроме того, это приводит к просадке напряжения питающих сетей, что в свою очередь сказывается на работе другого электрооборудования.
Есть несколько вариантов решения данной проблемы. Чаще всего для этого используется подключение двигателя по схеме “Звезда-Треугольник”, через устройства плавного пуска и преобразователи частоты. В данной статье рассматривать будем только УПП, но вкратце расскажу и о двух других вариантах.
Запуск по схеме звезда-треугольник осуществляется следующим образом — в начальный период разгона двигателя, его обмотки соединены звездой, что обеспечивает пониженный ток. По истечении определенного времени, задаваемого реле выдержки времени, происходит переключение на «треугольник», что обеспечивает полный ток и крутящий момент.
Данный способ эффективен при пуске двигателя либо без нагрузки, либо при легком пуске. При запуске двигателя под большой нагрузкой этот метод неприменим. Также данная схема может использоваться только с двигателями, у которых обмотки рассчитаны на напряжение сети 380/660В.
Использование преобразователей частоты позволяет добиться того, что двигатель уже в момент запуска будет работать на номинальном токе и с номинальным крутящим моментом. Также использование частотного привода позволяет осуществлять плавный останов двигателя, в отличии от схемы звезда-треугольник, где единственным способом остановки может быть только прямой останов.
Применение частотного преобразователя оправдано в тех случаях, когда требуется управление регулированием скорости двигателя. Если же регулирование не требуется, то в этом случае оптимальным решением будет применение устройств плавного пуска.
Благодаря этим устройствам, удается избежать проблем, связанных с запуском, обеспечивается плавный пуск двигателей с ограничением пускового тока и углового ускорения, регулировка времени разгона и торможения двигателя. Все это способствует увеличению срока службы оборудования и стабилизации напряжения в сетях.
Кроме того, в софт-стартеры встроены целый ряд различных функций защит —
- Защита от обрыва входной фазы и выходной фазы
- Защита от перекоса фаз
- Защита от перегрузки двигателя
- Защита от пониженного и повышенного напряжения
- Защита от короткого замыкания нагрузки
Несмотря на то, что устройства плавного пуска выпускаются большим количеством различных фирм — производителей и у каждого есть свои особенности, общий принцип работы устройства одинаков для всех. И заключается он в регулировании действующего значения выходного напряжения.
В момент запуска электродвигателя софт стартер ограничивает питающее напряжение (30 — 60 % от номинального напряжения), затем постепенно наращивая его до номинала. При этом снижается пусковой ток и скорость его нарастания, увеличивается время пуска двигателя. Такой тип запуска позволяет также уменьшить и пусковой момент на валу.
Также как и частотные преобразователи, устройства плавного пуска позволяют осуществить плавный останов двигателя, что в свою очередь способствует предотвращению гидроударов в системах водоснабжения, повреждению материалов на ленточных конвейерах и т.д.
Устройство и принцип действия софт стартеров
Регулирование действующего значения напряжения осуществляется при помощи тиристорных модулей, которые в свою очередь управляются микропроцессором, расположенным на плате управления. В зависимости от типа софт-стартера, может осуществляться регулировка напряжения в двух фазах, обычно такая схема реализована в более бюджетных вариантах, либо в трех фазах.
В первом случае встречно-направленные тиристоры устанавливаются в первой и третьей фазах– по два. Один из тиристоров предназначен для положительного полупериода, второй – для отрицательного.
В третьей фазе, которая условно называется неуправляемой, значение тока равно сумме значений тока в первых двух фазах (управляемых).
При такой схеме, напряжение одной фазы все время будет присутствовать на двигателе.
Более функциональным является регулирование напряжения в трех фазах. В данном случае можно строить различные кривые разгона, управлять моментом, реализовать функцию энергосбережения.
При пуске сигнал приходит на тиристоры таким образом, чтобы проходила только последняя часть каждого полупериода синусоидального напряжения.
Далее сигнал поступает все раньше, в соответствии с установленным временем разгона, и все большее напряжение будет проходить через тиристоры.
В конце концов сигнал отправляется точно после прохождения нуля, после чего через тиристоры проходит уже полное напряжения. После разгона, тиристоры находятся в открытом состоянии, а сетевое напряжение приходит на клеммы двигателя.
При плавном останове происходит обратный процесс. Изначально тиристоры пропускают полное напряжение, а при начале останова уменьшают его в соответствии с установленным временем.
Помимо тиристорных модулей и платы управления, устройство плавного пуска может иметь также встроенное реле перегрузки, измерительные трансформаторы тока, термисторную защиту, дисплей и клавиатуру, радиатор и вентиляторы, интерфейсы связи.
Многие устройство плавного пуска имеют встроенный байпасный контактор в главной цепи, что является вообще отличительной особенностью данного вида устройств. Если встроенный байпас не предусмотрен, то рекомендуется использовать обычные внешние контакторы.
Байпас – это шунтирующий, обходной путь, создаваемый в обход некоторых участков или элементов электрической цепи.
Байпасный контактор применяется для подключения двигателя напрямую к питающей сети, по окончанию процесса запуска, после того, как УПП разгонит двигатель на номинальные обороты и необходимость в нем отпадает. При торможении, контактор отключится и двигатель снова подключается к устройству плавного пуска.
Такая схема связана с тем, что при работе устройства плавного пуска его силовые элементы, в частности тиристоры, сильно нагреваются, что приводит, во первых, к выделению тепла, которое необходимо где-то рассеивать, а во вторых, к преждевременному выходу их из строя.
Можно конечно использовать дополнительный теплоотвод (радиаторы, вентиляторы), но это ведет к увеличению габаритных размеров, цены.
А так, как софт-стартер нужен только в момент запуска, то получается, что проще будет вывести его из работы на то время, пока двигатель работает в номинальном режиме.
Выбор устройства плавного пуска
При выборе УПП определяющим является номинальный ток двигателя и условия запуска.
При легком и нормальном пуске, например, при работе с центробежными насосами, компрессорами, мощность УПП выбирается такой же, как и мощность подключаемого двигателя, можно с небольшим запасом.
При тяжелом пуске под нагрузкой, или повышенной частоте запусков, желательно выбирать более мощный УПП, на один типоразмер больше. Также это относится к работе устройств в условиях тяжелой эксплуатации, в частности повышенной температуры окружающей среды.
Повышенной частотой запусков считается более 10 запусков в час.
На этот показатель влияют несколько факторов, таких как ток нагрузки, температура, время пуска и коэффициент продолжительности включения, который определяет, как долго УПП работает, по сравнению с общим временем цикла.
Ниже в таблице приведены режимы пуска, в зависимости от типа нагрузки. Эти данные подойдут для предварительного выбора, для более точного подбора оборудования, рекомендую воспользоваться программами конфигураторами для выбора устройств плавного пуска, такими например, как ABB ProSoft, или Win-Soft Starter для Siemens.
Подключение устройства плавного пуска
Существуют две схемы подключения устройств. В первую очередь это линейное подключение, которое можно сказать, является стандартным и подключение внутри треугольника. Сразу надо уточнить, что по второй схеме можно подключать не все устройства плавного пуска.
Линейный способ подключения наиболее распространенный, все устройства в цепи (коммутационные аппараты защиты, разъединения) в данном случае подключаются просто последовательно с УПП. Двигатель может быть подключен по схеме «звезда» или «треугольник».
В схеме подключения внутри треугольника фазы устройства плавного пуска соединяются последовательно с отдельными обмотками двигателя.
Когда УПП находится внутри треугольника, через него проходит только 58 % от номиналь-
ного тока. Поэтому в данном случае, для экономии, можно уменьшить типоразмер устройства.
Но при этом придется использовать для соединения УПП и двигателя 6 проводников, в отличии от линейной схемы, где необходимо 3 провода.
- Важно учитывать, что при подключении внутри треугольника нельзя использовать устройства плавного пуска, которые регулируют напряжение только в двух фазах из трех.
- В остальном подключение софт стартера не сильно отличается от подключения того же частотного преобразователя.
- Питание на входные силовые клеммы R,S,T, которые могут быть также обозначены как L1,L2,L3 и шунтирующий контактор КМ, приходит с автоматического выключателя QF, вместо которого могут также использоваться предохранители.
- Двигатель подключается к выходным силовым клеммам U,V,W.
- После плавного пуска двигателя, софт стартер отключится, с клемм 1 и 2 поступает сигнал на катушку байпасного контактора, силовые контакты КМ замкнутся и двигатель будет работать напрямую от сети.
Клеммы 7,8,9 и 10 относятся к цепям ручного запуска и останова УПП. Кнопка Пуск подключается на 9 клемму, кнопка Стоп на 8. На 7 клемму подключена кнопка аварийного останова (грибок). Плавный пуск электродвигателя начинается при кратковременном нажатии кнопки Пуск, а при нажатии Стоп, начинается процесс останова. Аварийный стоп обеспечивает мгновенный останов двигателя.
Релейный выход ошибки, клеммы 5 и 6, замыкается при возникновении сбоя в работе или срабатывания защиты .
Программируемый релейный выход 3 и 4 можно использовать для вывода статуса состояния УПП (работа, готовность, неисправность, разгон). В настройках можно задать временную задержку на срабатывание.
Аналоговый выход 11,12 можно использовать для измерения действующего значения тока двигателя. Может подключаться к внешнему амперметру.
Настройка устройства плавного пуска
После того, как все электрические цепи будут подключены, для корректной работы УПП необходимо еще задать некоторые настройки, которые зависят от типа нагрузки, характеристик двигателя, длительности нагрузки на двигатель и т. д.
Настраиваемых параметров в УПП обычно довольно много, но из основных можно выделить:
- Время плавного пуска — время от начального напряжения до достижения полного напряжения.
- Время плавного останова — время за которое полное напряжение снижается до конечного. Если оно равно нулю, то будет выполнен прямой останов.
- Управление крутящим моментом — функция, которая контролирует крутящий момент двигателя, а не напряжение. С помощью данной функции можно управлять плавным изменением крутящего момента и напряжения во время пуска и во время останова.
- Начальное напряжение — устанавливает начальный уровень напряжения в процентах. От этого значения устройство плавного пуска начинает увеличивать напряжение.
- Конечное напряжение — это уровень напряжения, который постепенно устанавливает устройство плавного пуска при плавном останове.
- Ограничение пускового тока — параметр используется в тех случаях, когда требуется ограничить пусковой ток, а также при пуске под нагрузкой, когда трудно добиться оптимального пуска только за счет параметров начального напряжения и времени плавного пуска.При достижении уровня ограничения тока, софт стартер автоматически останавливает повышение напряжения, пока ток не упадет ниже заданного предела, а затем продолжает повышать напряжение до полного значения.
Примерные значения данных параметрах представлены в таблице, но для каждого отдельного случая, возможно, эти настройки придется скорректировать.
Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция
Электрические двигатели являются простыми и надежными машинами, но имеют и некоторые недостатки, которые усложняют их использование.
В частности, при запуске такие устройства имеют высокие значения потребляемого тока и без специальных устройств запускаются с рывком из-за несогласованности крутящего момента двигателя и нагрузки на его валу.
Дополнительными приборами, которые обеспечивают плавную работу двигателя при запуске и позволяют снизить пусковые токи называют устройствами плавного пуска.
Что такое устройство плавного пуска
Устройство плавного пуска (УПП) – это электротехнический прибор, который применяется в работе асинхронных двигателей и позволяет контролировать и управлять его запуском и параметрами для безопасной работы в сети переменного тока.
Такое устройство снижает воздействие на двигатель ряда негативных факторов, в том числе уменьшает вероятность повышенного нагрева двигателя, устраняет рывки, обеспечивая плавный запуск и выход на рабочую нагрузку.
Также устройства плавного пуска снижают негативное влияние на электрическую сеть посредством уменьшения пусковых токов электродвигателя.
Часто устройство плавного пуска электротехнические специалисты и люди, связанные с работой электродвигателей, называют такие приборы «мягкими пускателями». Это связано с тем, что на английском языке (а большинство качественных устройств – импортного производства) эти устройства называются «soft starter», что и означает «мягкий пускатель».
Плавный пуск электродвигателей с помощью преобразователей частоты и мягких пускателей позволяет решать большое количество задач и управлять работой электродвигателя в широких пределах его параметров.
Особенно часто УПП применяют при работе в условиях тяжелого пуска (с большой инерцией или запуском под нагрузкой с четырехкратными пусковыми токами, с разгоном двигателя не менее 30 секунд) и особо тяжелого пуска (при шести или восьмикратных значения пусковых токов и большим временем разгона двигателя).
Также УПП применяют при сниженной или ограниченной мощности электрической сети, когда пусковые токи могут создавать значительные перегрузки в сети, в том числе с влиянием на автоматическое защитное оборудование, которое при высоких значениях пускового тока, даже кратковременного воздействия, отключает питание.
Сфера применения устройств плавного пуска достаточно обширна: их применяют в работе насосных агрегатов, в вентиляционном и компрессорном оборудовании, на электродвигателях тяжелых производств и в строительстве, в дробильном оборудовании, на конвейерах, эскалаторах и в других механизмах и оборудовании.
Принцип работы
Главный минус электродвигателей асинхронного типа – это то, что момент силы на валу пропорционален квадрату напряжения, которое приложено к электродвигателю. Это создает сильные рывки при запусках и в момент прекращения работы, что также повышает значения индукционного тока.
Устройства плавного пуска могут быть механическими и электрическими, а также комбинированными сочетая в себе положительные черты обоих устройств.
Механические устройства плавного пуска работают по принципу противодействия резкому увеличению оборотов электродвигателя влияя на его ротор механическим способом при помощи тормозных колодок, различных муфт, противовесов, магнитных блокираторов и прочих механизмов. Такие механизмы в последнее время применяются не часто, так как есть более совершенные устройства электрического управления.
Электрические УПП постепенно повышают ток или напряжение от опорного уровня до максимального, что позволяет плавно наращивать обороты электродвигателя и снизить нагрузки и пусковые токи.
Чаще всего электрические устройства плавного пуска управляются электронным способом при помощи компьютерных систем или электронных приборов, что позволяет изменять параметры запуска и контролировать динамические характеристики.
Мягкие пускатели позволяют изменять режимы работы электродвигателя в зависимости от приложенной нагрузки и позволяют реализовать ту или иную зависимость между скоростью вращения вала и напряжением.
Трансформаторы тока: устройство, принцип действия и типы
Принцип работы электрических устройств основывается на двух методах:
- Метод ограничения тока в обмотке ротора – реализуется при помощи катушек, соединенных по схеме «звезда»;
- Метод ограничения напряжения и тока в статоре (при помощи тиристоров, симисторов или реостата).
По способу регулировки также различают одно-, двух и трехфазные устройства. УПП с регулировкой напряжения по одной фазе применяют для оборудования до 10 кВт, положительные моменты при таком регулировании – это снижение динамических ударов и рывков при старте, негативные – несимметричная нагрузка при запуске и большие пусковые токи.
Мягкие пускатели с регулировкой по двум фазам позволяют снизить пусковые токи и нагрев двигателя при старте и используются в условиях среднетяжелого пуска. Трехфазные устройства плавного пуска значительно снижают пусковые токи и позволяют плавно останавливать электродвигатель, а также обеспечивать аварийное отключение.
Такие устройства применяют при тяжелом пуске со значительной нагрузкой, а также с частыми включениями/отключениями двигателя.
Схема подключения электродвигателя к УПП
Для того, чтобы подключить устройство плавного пуска к электродвигателю и питающей сети следует руководствоваться инструкцией на данный тип прибора, там будут указаны все важные аспекты при подключении: последовательность цепи, выводы заземления и нейтрали, а также правильная наладка пуска, разгона и торможения. Но в целом, существуют стандартные способы подключения, которые подходят для большинства устройств плавного пуска.
Каждое УПП имеет контакта на входе и столько же на выходе для подключения фаз, систему управления пуском и остановкой (кнопки ПУСК, СТОП), другие кнопки и контакты управления.
К устройству подводят питающие кабели на входные клеммы (обычно это обозначения L1, L2, L3), а от выводных клемм (обозначения T1, T2, T3) подключают электродвигатель.
При этом важно подключать УПП к сети через вводной автомат защиты и использовать при подключении двигателя к устройству плавного пуска и самого УПП к сети кабели с номинальным сечением, соответствующем предельному значению тока двигателя.
Некоторые устройства могут управляться не только с переключателей и устройств управления на самом приборе, но и через контакты реле или контроллера – это усложняет схему подключения прибора, но расширяет его возможности.
По каким критериям подбирают устройство плавного пуска
Существует несколько важных критериев, которые позволяют правильно подобрать устройство плавного пуска к электродвигателю и режимам его работы.
- Ток электродвигателя: устройство плавного пуска выбирается по полному току нагрузки двигателя, который не должен быть выше, чем ток максимальной нагрузки УПП. Лучше всего, если ток, на который рассчитан мягкий пускатель будет выше, чем максимальный ток нагрузки электродвигателя.
- Предельное число запусков в час: чаще всего этот параметр ограничен типом устройства плавного пуска и для надежной и долговечной работы прибора важно, чтобы этот параметр не превышал допустимый для конкретного устройства.
- Напряжение питающей сети: устройства плавного пуска отличаются по своему функционалу и работе в сетях с разным напряжением, поэтому напряжение должно соответствовать паспортному значению прибора.
Все эти параметры обязательно указываются в паспорте на устройство плавного пуска и подбор к конкретным условиям работы электродвигателя и питающей сети должен подбираться в обязательном случае при выборе мягкого пускателя.
Danfoss Drives
Рассмотрим подключение УПП на примере устройства MCD 201. Софт-стартер этой марки предназначено для приводов мощностью 7,5-110 кВт. УПП обеспечивает запуск и остановку на плавно изменяющимся напряжении (функция Timed Voltage Ramp – TVR) без обратной связи по току. Регулировка напряжения осуществляется по всем трем фазам. УПП имеет встроенный шунтирующий контактор.
УПП или устройства плавного пуска – электрооборудование для постепенного старта, разгона и торможения асинхронных электродвигателей. Вне зависимости от особенностей конструкции, софт-стартер состоит:
- Из безтрансформаторного преобразователя напряжения на базе силовых тиристоров и генератора импульсов. Этот элемент обеспечивает изменение напряжения, подаваемое на электродвигатель.
- Из микропроцессорного устройства управления. Этот блок формирует управляющие команды на генератор импульсов, осуществляет связь с оборудованием телекоммуникаций, осуществляет контроль параметров и прием сигналов с внешних датчиков.
- Из шунтирущих контакторов. Коммутационные электроаппараты переключают ток в обход силовых тиристоров после полного разгона электродвигателя. Это уменьшает нагрев полупроводниковых устройств, снижает потребляемую мощность и исключает появление электромагнитных помех во время работы привода.
Устройства плавного пуска без встроенных обводных контакторов обычно имеют клеммы для подключения внешних аппаратов коммутации.
Компания «Данфосс» выпускает софт-стартеры VLT для приводов мощностью от 0,1 до 1200 кВт. В линейку УПП входят модели:
- MCD 100.
- MCD 201.
- MCD 202.
- MCD 600.
Устройства различаются по функционалу, электрическим характеристикам и другим параметрам.
Выбор УПП
Выбор софт-стартера делается при проектировании или модернизации электропривода. При этом учитываются требования к оборудованию, характеристики электросети и другие условия. Главными критериями являются:
При выборе также принимаются во внимание наличие функций динамического торможения, защиты от ненормальных режимов работы, поддерживаемые интерфейсы связи.
Подключение софт-стартера
Софт-стартер поддерживает протоколы связи PROFIBUS, DeviceNet, Modbus RTU, Profinet, Modbus TCP, Ethernet IP. Возможно подключение панели дистанционного управления. УПП MCD 201 используется с внешними аппаратами защиты электродвигателя.
Клеммная панель содержит следующие входы и выходы:
- 1,3,5. Предназначены для подключения к трехфазной сети. Перед УПП в цепь обязательно включают плавкие предохранители. Это необходимо для снижения вероятности пробоя тиристоров при коротких замыканиях и возникновении переходных процессов. Компания «Данфосс» рекомендует применять аппараты марок Ferraz и Bussman. Опционально могут подключаться автоматический размыкатель и контроллер перегрузки.
- 2,4,6. К этим клеммам присоединяют обмотки статора электродвигателя.
- 13, 14. Входы для линейного контактора.
- 06, 05. Клеммы для датчика температуры обмоток электродвигателя. Для этой модели УПП требуется применять терморезисторы. Температура отключения двигателя – 2,8 кОм. При отсутствии датчика входы закорачивают перемычкой.
- А1, А2, А3, N1, N2. Входы цепей управления 24 В АС/DC; 110-240 АС и В 380 — 440 АС.
Подключение цепей управления
Запуск и остановка электродвигателя реализуется двух- или трехпроводными схемами.
Старт привода производится нажатием кнопки. Остановка электрической машины осуществляется повторным нажатием.
При выборе трехпроводной схемы, плавный пуск и торможение двигателя осуществляется нажатием кнопок “старт” и “стоп”.
УПП этой модели позволяет настраивать пусковое напряжение в диапазоне от 30% до 75% от номинального значения электросети. По умолчанию выставлено 50% . Длительность нарастания и снижения напряжения регулируется в интервале от 2-х до 20 секунд. Эта величина определяет время разгона и остановки электрической машины.
Все электрические соединения выполняются кабелями с медными жилами, рекомендованных производителями марок и сечения. Настойки привода и программирование УПП проводятся в соответствии с алгоритмом, указанным производителем. Перед пробным пуском для проверки работоспособности привода необходимо проверить схему подключения и корректность настроек.
Загрузка...
