Camgora.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Асинхронные электродвигатели, помимо очевидных преимуществ имеют два существенных недостатка – большой пусковой ток (до семи раз больше номинального) и рывок на старте. Данные недостатки негативно влияют на состояние електросетей, требуют применения автоматических выключателей с соответствующей времятоковой характеристикой, создают критические динамические нагрузки на оборудование.

С эффектом запуска мощного асинхронного двигателя знакомы все: «проседает напряжение и сотрясается все вокруг электродвигателя. Поэтому, для уменьшения негативных воздействий были разработаны способы и схемы, позволяющие смягчить рывок и сделать запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором более плавным.

Способы плавного пуска асинхронных двигателей

Кроме негативного влияния на цепи питания и окружение, стартовый импульс электродвигателя вреден и для его обмоток статора, ведь момент увеличенной силы при запуске прикладывается к обмоткам. То есть, сила рывка ротора усиленно давит на обмоточные провода, тем самым убыстряя износ их изоляции, пробой которой называют межвитковым замыканием.

Иллюстрация принципа действия асинхронного электродвигателя

Поскольку конструктивно нельзя уменьшить пусковой ток, придуманы способы, схемы и аппараты, обеспечивающие плавный пуск асинхронного двигателя. В большинстве случаев, на производствах с мощными линиями питания и в быту данная опция не является обязательной – так как колебания напряжения и пусковые вибрации не оказывают существенного влияния на производственный процесс.

Графики изменения токов при прямом запуске и при помощи устройств плавного пуска

Но существуют технологии, требующие стабильных, не превышающих норм параметров, как электроснабжения, так и динамических нагрузок. Например – это может быть точное оборудование, работающее в одной сети с чувствительными к напряжению потребителями электроэнергии. В этом случае, для соблюдения технологических норм для мягкого запуска электродвигателя применяют различные способы:

  • Переключение звезда – треугольник;
  • Запуск при помощи автотрансформатора;
  • устройства плавного пуска асинхронного двигателя (УПП).

В приведенном ниже видео перечислены основные проблемы, возникающие при запуске электродвигателя, а также описаны достоинства и недостатки различных устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.


По-иному УПП еще называют софт стартерами, от английского «soft» – мягкий. Ниже будут кратко описаны виды и предлагаемые опции в широко распространенных УПП (софт стартерах). Также вы можете ознакомиться с дополнительными материалами по устройствам плавного пуска

Промышленные софт стартеры для электродвигателей различной мощности

Ознакомление с принципом плавного запуска

Для того, чтобы осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя максимально эффективно и с минимальными затратами, приобретая готовые софт стартеры, необходимо прежде ознакомиться с принципом действия подобных устройств и схем. Понимание взаимодействия физических параметров позволит сделать оптимальный выбор УПП.

При помощи устройств плавного пуска можно добиться снижения пускового тока до значения трехкратного превышения номинального (вместо семикратной перегрузки)

Для плавного пуска асинхронного электродвигателя необходимо уменьшить пусковой ток, что позитивно скажется как на нагрузке электросети, так и на динамических перегрузках обмоток двигателя и приводных механизмов. Достигают уменьшения пускового тока, снижая напряжение питания электродвигателя. Заниженное пусковое напряжение используется во всех трех предложенных выше способах. Например, при помощи автотрансформатора пользователь самостоятельно занижает напряжение при запуске, поворачивая ползунок.

Понижая напряжение на старте можно добиться плавного запуска електродвигателя

При использовании переключения «звезда-треугольник» меняется линейное напряжение на обмотках электродвигателя. Переключение осуществляется при помощи контакторов и реле времени, рассчитанное на время запуска электродвигателя. Подробное описание плавного пуска асинхронного электродвигателя при помощи переключения «звезда-треугольник» имеется на данном ресурсе по указанной ссылке.

Схема переключения «звезда-треугольник» с использованием контакторов и реле времени

Теория осуществления плавного запуска

Для понимания принципа плавного старта необходимо понимание закона сохранения энергии, необходимой для раскрутки вала ротора электромотора. Упрощенно можно считать энергию разгона пропорциональной мощности и времени, E = P*t, где P – мощность, равная умножению силы тока на напряжение (P = U*I). Соответственно, E = U*I *t. Поскольку для уменьшения пускового момента и снижения нагрузок на сеть необходимо уменьшить стартовый ток I, то сохраняя уровень потраченной энергии нужно увеличить время разгона.

Увеличение времени разгона за счет снижения пускового тока возможно только при небольшой нагрузке на валу. Это является основным недостатком всех УПП

Поэтому для оборудования с тяжелыми условиями старта (большой нагрузкой на валу во время запуска), применяются специальные электродвигатели с фазным ротором. Узнать о свойствах данных двигателей можно из соответствующего раздела в статье на данном ресурсе, перейдя по ссылке.

Звигатель с фозім ротором, необходим для оборудования с тіжелім запуском

Также необходимо учитывать, что во время мягкого запуска происходит увеличенный нагрев обмоток и электронных силовых ключей пускового устройства. Для охлаждения полупроводниковых ключей необходимо использование массивных радиаторов, которые увеличивают стоимость аппарата. Поэтому уместно использование УПП для кратковременного разгона двигателя с дальнейшим шунтированием ключей прямым напряжением сети. Подобный режим (переключение байпас) делает компактней и дешевле электронное устройство плавного пуска асинхронных двигателей, но ограничивает количество запусков в определенном интервале ввиду требуемого времени для охлаждения ключей.

Структурная схема шунтирования силовых полупроводниковых ключей (байпас)

Основные параметры и характеристики УПП

Ниже в тексте будут приведены схемы аппаратов плавного запуска для изучения и собственноручного изготовления. Для тех, кто не готов осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, полагаясь на готовое изделие, будет полезной информация о существующих разновидностях софт стартеров.

Пример аналогово и цифрового УПП, в модульном исполнении (устанавливается на DIN-рейку)

Одним из главных параметров при выборе УПП является мощность обслуживаемого электромотора, выраженная в киловаттах. Не менее важным является время разгона и возможность регулировки интервала запуска. Данными характеристиками обладают все существующие софт стартеры. Более совершенные УПП являются универсальными и позволяют настраивать параметры мягкого запуска в широком диапазоне значений относительно характеристик двигателя и требований технологического процесса.

Пример универсального софтстартера

В зависимости от типа софт стартера в них могут присутствовать различные опции, повышающие функциональность аппарата и позволяющие осуществлять контроль работы электродвигателя. Например, при помощи некоторых УПП возможно осуществление не только плавного запуска электромотора, но и его торможение. Более совершенные софт стартеры осуществляют защиту двигателя от перегрузок и позволяют также регулировать вращательный момент ротора при пуске, останове и работе.

Пример различий в технических характеристиках различных УПП от одного производителя

Разновидности софт стартеров

По способу подключения УПП подразделяются на три вида:

    Однофазные. Регулируют пусковое напряжение на одной фазе для уменьшения пускового момента. Обладают ограниченной функциональностью и не снижают пусковой ток. В виду удешевления полупроводниковых силовых ключей, однофазные УПП применяются редко.

Структурная схема однофазного УПП
Двухфазные. Осуществляют регулировку пускового тока по двум фазам, что позволяет улучшить динамические характеристики запуска двигателя, но не решают проблему с несимметричной «просадкой» напряжения. Используется в основном радиолюбителями, осуществляющими плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, схема устройства приведена ниже.

Структурная схема двухфазного УПП
Трехфазные. Дают максимально возможное уменьшение пускового момента, снижая пусковой ток до минимально возможной трехкратной перегрузки. Позволяют осуществлять большой набор функций помимо плавного разгона – регулировку момента, торможение, слежение за параметрами, дистанционное управление, защиту от тепловых перегрузок, и т. д.

Структурная схема трехфазного УПП

УПП своими руками

Для самостоятельного изготовления УПП используемая схема плавного пуска асинхронного двигателя своими руками будет зависеть от возможности и навыков мастера. Самостоятельное смягчение пусковых перегрузок при помощи автотрансформатора доступно практически любому пользователю без специальных знаний, но данный способ является неудобным ввиду необходимости ручной регулировки старта электродвигателя. В продаже можно встретить недорогие устройства плавного запуска, которые придется самостоятельно подключить к электроинструменту, не обладая глубокими познаниями в радиотехнике. Пример работы до и после софт стартера, а также его подключение показано на видео ниже:


Для мастеров, обладающих общими знаниями в электротехнике, и владеющих практическими навыками электромонтажа подойдет для собственноручного осуществления плавного запуска схема переключения «звезда-треугольник». Данные схемы, несмотря на их солидный возраст, широко распространены и успешно используются по сей день ввиду простоты и надежности. В зависимости от квалификации мастера в сети интернет можно найти схемы УПП для повторения своими руками.

Пример схемы относительно простого двухфазного УПП

Современные софт стартеры имеют внутри сложную электронную начинку из множества электронных деталей, работающих под управлением микропроцессора. Поэтому для изготовления аналогичного УПП своими руками по имеющимся в сети интернет схемам необходимо не только мастерство радиолюбителя, но и навыки программирования микроконтроллеров.

Пускатель для электродвигателя 380 вольт

Подключение трехфазного двигателя

Имеется ввиду асинхронный электродвигатель, соединение обмоток – звезда или треугольник, подключение к сети 380В.

Для работы двигателя рабочий нулевой проводник N (Neutral) не нужен, а вот защитный (PE, Protect Earth) в целях безопасности должен быть подключен обязательно.

По принципам построения сетей 380В я уже подробно писал в статьях про трехфазный счетчик и реле напряжения.

Другие статьи по теме – Разница между трехфазным и однофазным напряжением, Системы заземления.

В самом общем случае схема будет выглядеть таким образом, как показано в начале статьи. Действительно, почему бы двигатель не включить как обычную лампочку, только выключатель будет “трехклавишный”?

2. Подключение двигателя через рубильник или выключатель

Но даже лампочку никто не включает просто так, сеть освещения и вообще любая нагрузка всегда включается только через защитные автоматы.

Подробнее про замену и установку автоматических выключателей – здесь. А про их параметры и выбор – здесь.

Схема подключения трехфазного двигателя в сеть через автоматический выключатель

Поэтому более подробно общий случай будет выглядеть так:

3. Подключение двигателя через автоматический выключатель. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА

На схеме 3 показан защитный автомат, который защищает двигатель от перегрузки по току (“прямоугольный” изгиб питающих линий) и от короткого замыкания (“круглые” изгибы). Под защитным автоматом я подразумеваю обычный трехполюсный автомат с тепловой характеристикой нагрузки С или D.

Напомню, чтобы ориентировочно выбрать (оценить) необходимый тепловой ток уставки тепловой защиты, надо номинальную мощность трехфазного двигателя (указана на шильдике) умножить на 2.

Защитный автомат для включения электродвигателя. Ток 10А, через такой можно включать двигатель мощностью 4 кВт. Не больше и не меньше.

Схема 3 имеет право на жизнь (по бедности или незнанию местных электриков).

Она прекрасно работает, так же, как по многу лет может работать скрутка меди с алюминием. И в один “прекрасный” день сгорит скрутка. Или сгорит двигатель.

Если уж использовать такую схему, надо тщательно подобрать ток автомата, чтобы он был на 10-20% больше рабочего тока двигателя. И характеристику теплового расцепителя выбирать D, чтобы при тяжелом пуске автомат не срабатывал.

Например, движок 1,5 кВт. Прикидываем максимальный рабочий ток – 3А (реальный рабочий может быть меньше, надо измерять). Значит, трехполюсный автомат надо ставить на 3 или 4А, в зависимости от пускового тока.

Плюс этой схемы подключения двигателя – цена и простота исполнения и обслуживания. Например, там, где один двигатель, и его включают вручную на всю смену. Минусы такой схемы с включением через автомат –

  1. Невозможность регулировать тепловой ток срабатывания автомата. Для того, чтобы надежно защитить двигатель, ток отключения защитного автомата должен быть на 10-20% больше номинального рабочего тока двигателя. Ток двигателя надо периодически измерять клещами и при необходимости подстраивать ток срабатывания тепловой защиты. А возможности подстройки у обычного автомата нет(.
  2. Невозможность дистанционного и автоматического включения/выключения двигателя.

Эти недостатки можно устранить, в схемах ниже будет показано как.

Как подобрать конденсаторы для трехфазного двигателя, используя его в сети 220в.

Первое, что нужно знать ― конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Лучше всего использовать емкости марки ― МБГО. Их с успехом использовали в СССР и в наше время. Они прекрасно выдерживают напряжение, скачки тока и разрушающее воздействие окружающей среды.

Также они имеют проушины для крепления, помогающие без проблем расположить их в любой точке корпуса аппарата. К сожалению, достать их сейчас проблематично, но существует множество других современных конденсаторов ничем не хуже первых. Главное, чтобы, как уже говорилось выше, рабочее напряжение их не было меньше 400в.

Расчет конденсаторов. Емкость рабочего конденсатора.

Чтобы не обращаться к длинным формулам и мучить свой мозг, есть простой способ расчета конденсатора для двигателя на 380в. На каждые 100 Вт (0,1 кВт) берется — 7 мкФ. Например, если двигатель 1 кВт, то рассчитываем так: 7 * 10 = 70 мкФ. Такую емкость в одной банке найти крайне трудно, да и дорого. Поэтому чаще всего емкости соединяют в параллель, набирая нужную емкость.

Емкость пускового конденсатора.

Это значение берется из расчета в 2-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора. Следует учитывать, что эта емкость берется в сумме с рабочей, то есть для двигателя 1 кВт рабочая равна 70 мкФ, умножаем ее на 2 или 3, и получаем необходимое значение. Это 70-140 мкФ дополнительной емкости — пусковой. В момент включения она соединяется с рабочей и в сумме получается — 140-210 мкФ.

Читать также: Для чего нужен гаечный ключ в гренни

Особенности подбора конденсаторов.

Конденсаторы как рабочие, так и пусковые можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

Кроме указанного выше типа конденсатора — МБГО, можно использовать тип — МБГЧ, МБГП, КГБ и тому подобные.

Подключение трехфазного двигателя через ручной пускатель

Ручной пускатель, или мотор-автомат – более совершенное устройство. На нём есть кнопки “Пуск” и “Стоп”, либо ручка “Вкл-Выкл”. Его плюс – он специально разработан для пуска и защиты двигателя. Пуск по-прежнему ручной, а вот ток срабатывания можно регулировать в некоторых пределах.

4. Подключение двигателя через ручной пускатель. ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА

Поскольку у двигателей обычно большой пусковой ток, то у автоматов защиты двигателей (мотор-автоматов), как правило, характеристика тепловой защиты типа D. Т.е. он выдерживает кратковременные (пусковые) перегрузки примерно в 10 раз больше от номинала.

Ручной пускатель двигателя с дополнительным контрольным контактом.

Вот что у него на боковой стенке:

Автомат защиты двигателя – характеристики на боковой стенке

Ток уставки (тепловой) – от 17 до 23 А, устанавливается вручную. Ток отсечки (срабатывание при КЗ) – 297 А.

В принципе, ручной пускатель и мотор-автомат – это одно и то же устройство. Но пускателем, показанным на фото, можно коммутировать питание двигателя. А мотор-автомат постоянно подает питание (три фазы) на контактор, который, в свою очередь, коммутирует питание двигателя. Короче, разница – в схеме подключения.

Плюс схемы – можно регулировать уставку теплового тока. Минус тот же, что и в предыдущей схеме – нет дистанционного включения.

Схема подключения двигателя через магнитный пускатель

Этой схеме подключения трехфазного двигателя надо уделить самое пристальное внимание. Она наиболее распространена во всем промышленном оборудовании, выпускавшемся примерно до 2000-х годов. А в новых китайских простеньких станках используется и по сей день.

Электрик, который её не знает – как хирург, не умеющий отличить артерию от вены; как юрист, не знающий 1-ю статью Конституции РФ; так танцор, не отличающий вальс от тектоника.

Три фазы на двигатель идут в этой схеме не через автомат, а через пускатель. А включение/выключение пускателя осуществляется кнопками “Пуск” и “Стоп” , которые могут быть вынесены на пульт управления через 3 провода любой длины.

Пример такой схемы – в статье про восстановление схемы гидравлического пресса, см. последнюю в статье схему, пускатель КМ0. Про выбор, устройство и характеристики электромагнитных пускателей (контакторов) – прочитайте здесь.

5. Схема подключения двигателя через пускатель с кнопками пуск стоп

Здесь питание цепи управления поступает с фазы L1 (провод 1) через нормально замкнутую (НЗ) кнопку “Стоп” (провод 2).

Читать еще:  Приспособление для хранения инструментов своими руками

Если теперь нажать на кнопку “Пуск”, то цепь питания катушки электромагнитного пускателя КМ замкнется (провод 3

), его контакты замкнутся, и три фазы поступят на двигатель. Но в таких схемах кроме трёх “силовых” контактов у пускателя есть ещё один дополнительный контакт. Его называют “блокировочным” или “контактом самоподхвата”.

Когда электромагнитный пускатель включается нажатием кнопки SB1 “Пуск”, замыкается и контакт самоподхвата. А если он замкнулся, то даже если кнопка “Пуск” будет отжата, цепь питания катушки пускателя всё равно останется замкнутой. И двигатель продолжит работать, пока не будет нажата кнопка “Стоп”.

Поскольку тема с магнитными пускателями очень обширная, она вынесена в отдельную статью Схемы подключения магнитного пускателя. Статья существенно расширена и дополнена. Там рассмотрено всё – подключение различных нагрузок, защита (тепловая и от кз), реверсивные схемы, управление от разных точек, и т.д. Нумерация схем сохранена. Рекомендую.

Особенности монтажа пускателя

Неправильный монтаж магнитного пускателя, может иметь последствия в виде ложных срабатываний. Чтобы избежать этого, нельзя выбирать участки, подверженные вибрации, ударам, толчкам.

Конструкционно МП устроен так, что его можно монтировать в электрощите, но с соблюдением правил. Устройство будет работать надежно, если местом его установки будет поверхность прямая, плоская и расположенная вертикально.

Тепловые реле не должны подвергаться подогреву от посторонних источников тепла, что отрицательно скажется на функционировании устройства. По этой причине их нельзя размещать в местах, подверженных нагреву.

Читать также: Как правильно точить кухонные ножи бруском вручную

Устанавливать магнитный пускатель в помещении, где смонтированы устройства с током от 150 А, категорически нельзя. Включение и выключение таких устройств провоцирует быстрый удар.

Чтобы не допустить перекоса пружинных шайб, находящихся в контактном зажиме пускателя, конец проводника загибают П-образно или в кольцо. Когда нужно подключить 2 проводника к зажиму, нужно чтобы их концы были прямыми и находились по две стороны зажимного винта.

Включению в работу пускателя должен предшествовать осмотр, проверка исправности всех элементов. Подвижные детали должны перемещаться от руки. Электрические соединения нужно сверить со схемой.

Подключение трехфазного двигателя через электронные устройства

Все способы пуска двигателя, описанные выше, называются Пуск прямой подачей напряжения. Часто, в мощных приводах, такой пуск является тяжелым испытанием для оборудования – горят ремни, ломаются подшипники и крепления, и т.д.

Поэтому, статья была бы неполной, если бы я не упомянул современные тенденции. Теперь всё чаще для подключения трехфазного двигателя вместо электромагнитных пускателей применяют электронные силовые устройства. Под этим я подразумеваю:

  1. Твердотельные реле (solid state relay) – в них силовыми элементами являются тиристоры (симисторы), которые управляются входным сигналом с кнопки либо с контроллера. Бывают как однофазные, так и трехфазные. Вот моя статья.
  2. Мягкие (плавные) пускатели (soft starter, устройства плавного пуска) – усовершенствованные твердотелки. Можно устанавливать ток защиты, время разгона/замедления, включать реверс, и др. И на эту тему есть статья. Практическое применение устройств плавного пуска – здесь.
  3. Частотные преобразователи – самое совершенное устройство, что придумало человечество для подключения электродвигателя. Описывать частотники – дело не одной статьи.

А если Вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и вступайте в группу в ВК!

Преимущества таких устройств очевидны (прежде всего – отсутствие контактов как таковых), недостаток пока один – цена. А вот как может выглядеть схема их включения:

10. Подключение трехфазного двигателя – общая схема с электронной силой

Устройство и принцип работы

Основу пускателя составляют катушка индуктивности и магнитопровод, состоящий из подвижной и неподвижной частей. Неподвижная часть является нижней и закреплена на корпусе, верхняя подпружинена и способна свободно двигаться.

В нижней части магнитопровода монтируется катушка, и в прямой зависимости от её намотки изменяется номинал контактора. Выпускаются катушки от 12 до 380 вольт.

Что касается верхней части магнитопровода, то здесь присутствуют подвижные и неподвижные группы контакторов.

Когда питание отсутствует, пружины отжимают часть магнитопровода, находящуюся вверху. В этом случае контакты находятся в состоянии ожидания или исходном состоянии. При подаче напряжения в катушке образуется электромагнитное поле, под действием которого верхняя часть сердечника притягивается. Вследствие этого контакты меняют своё положение.

При снятии напряжения система возвращается к первоначальному состоянию. Контакты замыкаются при подаче напряжения и размыкаются при его снятии. Электромагнитный пускатель работает как на постоянном, так и на переменном токах, главное, чтобы параметры были не больше тех, что указаны заводом производителем.

Обзор устройств плавного пуска –применение, принципы действия, разновидности, схемы включения

Проблема пускового тока

Одна из особенностей работы асинхронного двигателя, которую можно назвать недостатком – большой пусковой ток при старте, который может превышать номинальный в 8 и более раз. Это обусловлено принципом его работы – при подаче на него номинального напряжения он стремится сразу выйти на полную мощность. Данная особенность проявляется в большой мере при пуске через линейный контактор, это также называют прямым пуском двигателя.

В некоторых механизмах принципиально важно, чтобы пуск был плавный, без рывков и ударов. Это касается прежде всего технологического оборудования, у которого высокий момент инерции при запуске. Например, тяжелые маховики и конвейеры с продукцией, а также мощные насосы и вентиляторы.

Иными словами, большой пусковой ток и большой момент инерции механической нагрузки на валу двигателя – взаимосвязанные вещи, от который часто необходимо избавляться.

Кстати, в некоторых странах законодательно запрещено включать электродвигатели большой мощности прямой подачей напряжения, поскольку это создает помехи, падение напряжения и перегружает электросети, что может вызвать проблемы у других потребителей и даже стать причиной аварий.

Как обеспечить плавный пуск двигателя

Существуют несколько вариантов уменьшения пускового тока, которые используются на практике.

1. Применение преобразователей частоты. В этом случае можно обеспечить сколь угодно долгий разгон, а также ограничить превышение номинального тока, например, на уровне 110%. Это лучший способ плавного пуска, однако, он используется далеко не всегда, поскольку преобразователь частоты – дорогостоящее электронное устройство, которое имеет множество функций. Если нужно только ограничение пускового тока и плавный разгон, преобразователь частоты будет избыточен, и большинство его функций останутся не востребованы.

2. Схема «Звезда – Треугольник». Двигатель при этом должен быть таким, чтобы номинальное напряжение питания при включении его обмоток «треугольником» было 380 В. В этом случае двигатель запускается в два этапа. На этапе разгона обмотки включаются «звездой». Таким образом получается, что 380 В подается на схему, которая для нормальной работы требует напряжения порядка 660 В. Поскольку двигатель в «звезде» работает при пониженном напряжении, разгон (выход на рабочие обороты) получается сравнительно плавным. На втором этапе обмотки включаются «треугольником», и двигатель выходит на свою номинальную мощность. Минус этого способа – разгон получается ступенчатым, а пусковые токи могут принимать большое значение.

3. Когда речь идет только о минимизации пускового тока, наиболее оптимальный вариант – использование устройства плавного пуска (softstarter).

Ниже рассмотрим принципы работы устройств плавного пуска (УПП) и схемы их включения.

Как работает устройство плавного пуска

Рассмотрим пошагово, какие процессы происходят при работе УПП, и какие регулировки влияют на его работу.

В минимальной конфигурации устройства плавного пуска (УПП) имеют три регулировки – время разгона, время торможения, и напряжение пуска.

При включении действующее напряжение на двигателе определяется регулировкой напряжения пуска, которое обычно составляет 30…80 % от номинала. Понижение напряжения и его регулировка производится тиристорами, которые открываются (пропускают ток) только в части полупериода сетевого напряжения. Фазой открытия тиристоров можно менять напряжение на двигателе.

Таким образом, регулируя фазу открытия тиристоров, можно менять ток и крутящий момент двигателя.

В зависимости от конкретного случая может потребоваться большой начальный момент, чтобы двигатель мог тронуться с места. Но для уменьшения пускового тока начальное напряжение лучше устанавливать минимально возможным.

При большом времени разгона пусковой ток будет минимальным. Однако, следует выбирать его оптимальным, обычно 10…20 секунд, в зависимости от типа нагрузки. При слишком большом времени разгона возможен излишний нагрев тиристоров. Критерием оптимального времени разгона служит время выхода двигателя на номинальные обороты и номинальный рабочий ток. По истечении времени разгона включается контактор байпаса, который может быть установлен внутри УПП, или быть внешним. Во время работы двигателя на номинальном режиме весь питающий ток идет только через этот контактор, при этом тиристоры в работе не участвуют.

Если пришел сигнал на остановку двигателя, контактор байпаса выключается. Вступают в работу тиристоры, которые работают в обратном режиме – постепенно уменьшают фазу (время открытия в течение полупериода) с максимальной до нуля. Если время торможения не важно, то можно его установить минимальным (0-2 секунды), это увеличит ресурс тиристоров, и улучшит тепловой режим электрощита в целом. Двигатель будет останавливаться на выбеге, к ак при питании через обычный контактор. Но если важно исключить гидроудар, или плавно замедлить движение объектов без их резкой остановки и падения, то функция плавной остановки будет очень полезной.

В УПП также могут присутствовать такие регулировки: управление крутящим моментом двигателя, конечное напряжение при останове, номинальный ток двигателя, ограничение пускового тока. Современные УПП имеют ЖК-дисплей и кнопки управления, которые позволяют конфигурировать несколько десятков различных параметров для тонкой настройки.

Схемы включения

Как во всех подобных устройствах, в схеме включения УПП имеется силовая часть, и часть управления.

Силовая часть схемы – это та часть, через которую проходит ток питания двигателя. Ток двигателя поступает через силовые клеммы L1, L2, L3 (или R, S, T) на входы тиристоров или контактора байпаса, и затем через выходные клеммы T1, T2, T3 (U, V, W) подается на двигатель.

Схема управления включает в себя в основном цепи запуска и остановки. Напряжение питания цепей управления обычно составляет 24…220 В, и может быть внешним, либо браться из УПП.

С участием УПП можно реализовать схему плавного пуска электродвигателя с реверсом. Для этого нужно на входе установить реверсивный контактор по классической схеме. Важно сделать блокировку для предотвращения реверса двигателя во время его вращения.

Допускается запускать УПП и начинать вращение двигателя подачей питания на цепи управления и силовые цепи. Это может быть удобно при дистанционной подаче силового питания. Однако, при этом следует предусмотреть меры безопасности – обслуживающий персонал должен понимать, что при подаче питания на УПП двигатель может начать вращаться.

Пример схемы

Рассмотрим для примера схему включения УПП ABBPSTX.

В силовую часть входят: автомат защиты двигателя (вводной), тиристоры и контактор байпаса (внутри УПС), и собственно двигатель.

Для питания цепей управления подается фазное напряжение 220В и нейтраль на клеммы 1, 2. В УПП имеется встроенный блок питания, который вырабатывает напряжение 24 В для питания органов управления. Допускается также применение внешнего БП 24 В, при этом напряжение на клеммы 1, 2 подавать не нужно.

При соответствующем подключении и настройках кнопки могут быть как с фиксацией, так и без. Управление может производиться не только с кнопок, но и через контакты реле или контроллера.

Имеются и другие входы для различных режимов работы, а также три выходных реле с сухими контактами, которые могут использоваться по необходимости для включения дополнительных контакторов и индикации.

Защита

В дешевых УПП часто не реализована защита от перегрузки по току, перегреву и короткому замыканию. В таких случаях необходимо устанавливать нужную защиту и включать УПП по схеме, рекомендованной производителем.

В состав защиты могут входить:

  • Мотор-автомат (автомат защиты двигателя),
  • Полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы с характеристикой «В»,
  • Тепловое реле,
  • Короткое либо межвитковое замыкание в обмотках двигателя,
  • Контактор аварийной цепи, выключающий питание УПП при срабатывании внутреннего аварийного реле либо нажатии кнопки «Аварийный останов».

Пример неправильной установки защиты, в результате которой произошел пожар:

Следует сказать, что даже если в УПП входят все виды защит, необходимо на вводе силового питания и питания схемы управления устанавливать соответствующие защитные автоматы либо предохранители.

Двухфазные УПП

В некоторых бюджетных моделях управление выходным напряжением происходит только по двум фазам. Таким образом, происходит экономия на тиристорах и на одном контакте контактора байпаса.

Это решение имеет право на жизнь, и главный плюс таких УПП – цена.

Однако, имеются минусы, о которых стоит знать:

  • При запуске и торможении происходит перекос фаз, который приводит к дополнительному нагреву двигателя,
  • Пусковой ток по «прямой» фазе почти не уменьшается,
  • Постоянное присутствие фазного напряжения на двигателе представляет опасность для персонала.

Заключение

УПП нашли достойное место там, где не нужна регулировка скорости вращения двигателя, но важным аспектом является минимизация пусковых перегрузок питающей сети и приводимых в движение механизмов. Однако, в последнее время их всё больше вытесняют преобразователи частоты, которые имеют гораздо более широкий спектр возможностей управления двигателем.

Устройство пусковое роторное УПРФ-800 для пуска асинхронных электродвигателей с фазным ротором

Устройство пусковое роторное УПРФ-800 предназначено для пуска асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Устройство обеспечивает оптимальный режим пуска двигателя с формированием требуемой моментной характеристики при помощи переключения секций пусковых резисторов в функции времени. Переключение ступеней пусковых резисторов производится тиристорами; замыкание роторной обмотки в конце пуска производится контактами контактора.

Структура условного обозначения:

  • УПРФ — устройство пусковое роторное для двигателей с фазным ротором; 800 — допустимая максимальная мощность двигателя, кВт;
  • УХЛ4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Основные технические характеристики:

ПараметрыЗначения
Мощность электродвигателя, кВт800
Напряжение статора электродвигателя, В6000
Напряжение питания цепей управления, В220 (50Гц)
Степень защитыIP20
Климатическое исполнение и категория размещенияУХЛ4
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более2000 х 800 х 800
Масса, кг, не более550

Устройство обеспечивает оптимальный пуск асинхронного фазного двигателя с формированием требуемой моментной характеристики при помощи переключения секций пусковых резисторов в функции времени. Переключение ступеней пусковых резисторов производится тиристорами; замыкание роторной обмотки в конце пуска производится контактами контактора.

Начало отсчета времени очередной ступени производится автоматически после замыкания контактов предыдущего реле времени; включение реле времени первой ступени производится при включении двигателя с контролем протекания тока в цепи пусковых сопротивлений. Интервал между пусками должен составлять не менее 10 минут.

Устройство имеет следующие виды защит:

  • от потери напряжения оперативной цепи 220 В, 50 Гц;
  • от затянувшегося пуска;
  • от короткого замыкания в силовых диодах;
  • от коммутационных перенапряжений в цепи ротора.

Устройство обеспечивает сигнализацию с выводом информации на лицевую сторону двери шкафа управления:

  • включения ступеней пускового сопротивления и контактора;
  • наличия оперативного напряжения 220 В, 50 Гц;
  • состояния высоковольтного выключателя;
  • включения защиты.

Устройство обеспечивает сигнализацию с выводом на клеммник:

  • включения автоматического выключателя оперативного напряжения;
  • включения реле защиты;
  • готовности устройства к включению (проверяется наличие оперативного напряжения

220 B и установка ключа управления в положение «ВКЛ.»);

  • включения контактора;
  • включения реле защиты.
  • Устройство содержит ключ разрешения включения и отключения двигателя.

    Предусмотрен режим включения двигателя ключом непосредственно со шкафа УПРФ при установке перемычек на ключе в соответствии со схемой подключения.

    В устройстве предусмотрен режим опробования при отключенной статорной цепи двигателя.

    Устройство содержит амперметр для измерения тока статора двигателя.

    Комплект поставки:

    Совместно с устройством поставляются:

    • запасные части согласно ведомости ЗИП;
    • техническая документация:
      — техническое описание и инструкция по эксплуатации 1экз.
      — паспорт 1экз.

    Наши услуги

    Изготовление и поставка электротехнического оборудования

    Разработка цифровых контроллеров и систем управления технологическими процессами

    Поставка энергосберегающего оборудования

    Услуги по монтажу, пусконаладке и сервисному обслуживанию

    Как сделать плавный пуск электроинструмента с обычной розетки.

    Обычная розетка, если ее немного доработать, может продлить жизнь любому вашему инструменту — болгарке, циркулярной пиле, триммеру и т.п.

    Все что для этого нужно — маленькая коробочка плавного пуска стоимостью около 200 рублей. Например такой марки как KRRQD12A.

    Общеизвестно, что далеко не всякий инструмент снабжен подобными схемами плавного пуска. В основном они идут в дорогих моделях известных брендов Bosch, Hilti, DeWalt. Причем как в сетевой линейке, так и в аккумуляторной.

    Электроинструмент без такого устройства имеет кучу недостатков:

      искрение якоря на коллекторе с выгоранием ламелей якоря
      выгорание щеток и более быстрое их стачивание
      чаще выходят из строя обмотки ротора и статора
      токовый бросок в общую электросеть

      удары шестерней друг о друга и более быстрое их срабатывание
      опасный рывок при запуске, вырывающий инструмент из рук и повышающий травмоопасность

    При работе с торцевой пилой имеющей ПП, диск не будет сбиваться с подготовленной точки реза. Что немаловажно для непрофессиональных столяров.

    Если у вас на даче или в доме на начальном этапе строительства еще нет электроэнергии и вы пользуетесь генератором, то рано или поздно поймете, что без БПП (блока плавного пуска) с резкими начальными токами, генератор долго не протянет. Поэтому такая штука способна сберечь не только инструмент, но и аварийные источники питания.

    Можно конечно самостоятельно встроить БПП во внутрь той же болгарки или торцовки, однако разбирать технику и ковыряться во внутренностях охота далеко не каждому.


    Плюс ко всему прочему, вскрытие нового корпуса влечет за собой потерю гарантии. Поэтому лучшее применение для блока KRRQD12A — это внешнее подключение.

    Данная коробочка рассчитана на ток 12 Ампер.

    Есть и более мощная модель на 20А.

    Что характерно, габариты у них одинаковые, а разница в цене пару десятков рублей.

    Казалось бы лучше взять ее, но для стандартной розетки в 16А более выгоден первый вариант. Не будет желания подключать более мощную нагрузку и тем самым подпалить все контакты.

    Мастера самоделкины конечно собирают подобные схемки и своими руками, на основе тиристоров ВТА 12-600 или других, конденсаторов, динистора и парочки мелких резисторов. Примеров схем в интернете можно найти множество.

    Но рядовому пользователю инструмента, гораздо проще все это купить в уже готовом компактном корпусе. Заказать подобный блок можно по ссылке отсюда.

    Кстати будьте внимательны, есть похожие устройства, но с тремя проводками. Например XS-12/D3.

    Или другие модели внешне похожие на KRRQD.


    Но они собраны на несколько другом принципе и их нужно устанавливать после кнопки ПУСК, в самом инструменте. Напряжение на них должно подаваться только в момент замыкания пусковой кнопки болгарки и сразу исчезать после ее отпускания.

    Схема подключения на них следующая:

    Фаза подается на контакт «А», ноль на «С». Далее фаза выходным проводом управления идет на двигатель (это как раз третий проводок).

    В двухпроводном блоке такого нет, так как подключается он в разрыв цепи, и напряжение (разность потенциалов) к нему прикладывается только в момент пуска и работы инструмента.

    Еще один момент — так называемый электрический тормоз или тормозная обмотка на торцовках. С 3-х проводным внешним УПП он может не работать, а вот с 2-х проводной моделью будет.

    Самое главное требование для такой розетки — это ее мобильность. Поэтому вам понадобится переноска.

    С помощью нее можно будет плавно запускать инструмент в любом месте — в гараже, на даче, при строительстве своего дома на разных участках стройплощадки.

    Первым делом переноску нужно разобрать.

    Основные провода питания в ней могут быть либо припаяны, либо подсоединены на винтовых зажимах.

    В зависимости от этого, также будет происходить и подключение вашей дополнительной розетки. Это должна быть именно дополнительная розетка возле переноски, чтобы иметь возможность одновременно подключать инструмент в разных режимах.

    Кстати, если вы по ошибке включите болгарку или циркулярку, имеющие заводской встроенный плавный пуск в розетку, также снабженной таким УПП, то на удивление все будет работать. Единственный момент — получится задержка запуска пилы или оборотов диска на пару секунд, что не очень удобно в работе и без привычки может озадачить.

    Вот реальные испытания такого подключения, проведенные одним мастером с ютуб BaRmAgLoT777. Его комментарий после таких опробований на гравере типа Dremel, дреле Bosch, фрезере Makita, циркулярной пиле Интерскол:

    Далее для сборки розетки берете многожильный медный провод сечением 2,5мм2 и зачищаете его концы.

    После чего необходимо залудить контактную площадку на переноске, куда будет припаиваться этот провод.

    Надежно припаиваете жилы кабеля к этим площадкам.

    Аккуратно укладываете провода и закрываете удлинитель.

    Берете квадратную наружную розетку для установки на внешней поверхности стен, и в ее корпус примеряете блок плавного пуска. Так как он имеет компактные прямоугольные размеры, то должен поместиться туда без особых проблем.

    Монтируете и закрепляете корпус розетки на одной площадке с удлинителем.

    Он устанавливается на какой-то один из проводов.

    Также для этого БПП, нет никакой разницы с какой стороны сделать вход, а с какой выход. Скрутки пропаиваются и изолируются термоусадкой.

    После чего, все внутренности розетки собираются в корпус и остается всю конструкцию закрыть крышкой.

    На этом вся переделка переноски и изготовление розетки можно считать завершенной. По времени это займет у вас не более 15 минут.

    Если не хотите собирать громоздкую конструкцию из отдельной переноски + дополнительной розетки к ней, данное устройство плавного запуска можно собрать в одной каучуковой розетке вот такой формы.

    Называется она — розетка с защитной крышкой переносная — РБп13-1-0м.

    Блок KRRQD12A в ней прекрасно умещается внутри и ничему не мешает.

    Подключив к ней длинный кабель КГ с вилкой, получите готовую розетку с БПП, дополнительно играющую роль удлинителя.

    С такой розеткой пыле влагозащищенного исполнения, можно спокойно работать на улице, не боясь дождя, снега и посторонних брызг воды.

    В обоих случаях у вас получится компактное мобильное устройство плавного пуска, через которое вы сможете подключать любой инструмент с двигателем мощностью до 2,5кВт.

    Конечно инструмент без такого ПП может и проживет много лет, если производитель в нем изначально заложил повышенный запас прочности. Примером могут служить советские дрели.

    Многие из них передавались по наследству в рабочем состоянии. Но сегодня такой подход к инструменту далеко не у каждого производителя. Скорее даже наоборот, экономят на всех комплектующих, удешевляя производство.

    И логика здесь проста — скорее сгорит, быстрее придут за новым. Ресурс 5-10 лет для одних считается хорошим сроком. Для других же это не приемлемо.

    Инструментом мастер должен работать так, чтобы в нем приходилось только периодически менять щетки, смазку и не забывать чистить. С вышеприведенной розеткой это вполне может стать для вас реальностью.

    Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

    Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

    В рубрике «Общее» рассмотрим способы запуска трехфазных асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. В настоящее время используются различные способы запуска асинхронных двигателей. При запуске двигателя должны удовлетворяться основные требования. Запуск должен происходить без применения сложных пусковых устройств. Пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи как можно меньше. Современные электродвигатели являются энерго-эффективными двигателями и имеют более высокие пусковые токи, что заставляет уделять большее внимание их способам запуска. При подаче на двигатель напряжения питания возникает скачок тока, который называют пусковым током.

    Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5 – 7 раз, но действие его кратковременное. После того как двигатель вышел на номинальные обороты, ток падает до минимального. В соответствии с местными нормами и правилами, для снижения пусковых токов, и используются разные способы запуска асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. Вместе с этим необходимо уделять внимание и стабилизации напряжения сетевого питания. Говоря о способах запуска, которые уменьшают пусковой ток, следует отметить, что период запуска не должен быть слишком долгим. Слишком продолжительные периоды запуска могут вызвать перегрев обмоток.

    Прямой запуск

    Самый простой и наиболее часто применяемый способ запуска асинхронных двигателей – это прямой пуск. Прямой пуск означает, что электродвигатель запускается прямым подключением к сетевому напряжению питания. Прямой пуск применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насоса. На (Рис.1) приведена схема прямого пуска асинхронного двигателя.

    Подключение двигателя в электрическую сеть происходит при помощи контактора (пускателя). Реле перегрузки необходимо для защиты двигателя в процессе эксплуатации от перегрузки по току. Двигатели малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при прямом подключении обмоток статора к сетевому питанию пусковые токи, возникающие при запуске, не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры на двигатель, с точки зрения механической и термической прочности. Переходной процесс в момент запуска характеризуется очень быстрым затуханием свободного тока, что позволяет пренебречь этим током и учитывать только установившееся значение тока переходного процесса. На графике (Рис. 1) приведена характеристика пускового тока при прямом запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором.

    Прямой запуск от сети питания является самым простым, дешёвым и наиболее часто применяемым способом запуска. При таком запуске происходит наименьшее повышение температуры в обмотках электродвигателя во время включения по сравнению со всеми остальными способами запуска. Если нет жестких ограничений по току, то такой метод запуска является наиболее предпочтительным. В разных странах действуют различные правила и нормы по ограничению максимального пускового тока. В таких случаях, необходимо использовать другие способы запуска.

    Для небольших электродвигателей пусковой момент будет составлять от 150% до 300% от номинального момента, а пусковой ток будет составлять от 300% до 700% от номинального значения или даже выше.

    Запуск «звезда – треугольник»

    Запуск переключением «звезда – треугольник» используется для трёхфазных индукционных электродвигателей и применяется для снижения пускового тока. Следует отметить, что запуск переключением «звезда – треугольник» возможен только в тех двигателей, у которых выведены начала и концы всех трех обмоток. Пульт для запуска «звезда – треугольник» состоит и следующих комплектующих, трех контакторов (пускателей), реле перегрузки по току и реле времени, управляющего переключением пускателей. Чтобы можно было использовать этот способ запуска, обмотки статора электродвигателя, соединенные по схеме «треугольник», должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. Обычно электродвигатели рассчитаны на напряжение 400 В при соединении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при соединении по схеме «звезда» (Y). Такая унифицированная схема соединения может быть также использована для пуска электродвигателя при более низком напряжении. Схема запуска переключением «звезда – треугольник» показана на (Рис. 2)

    Пуск звезда треугольник

    В момент пуска электропитание к обмоткам статора подключено по схеме «звезда» (Y) Замкнуты контакторы К1 и К3. По истечении определённого периода времени, зависящего от мощности двигателя и времени разгона, происходит переключение на режим запуска «треугольник» (∆). При этом контакты пускателя K3 размыкаются, а контакты пускателя K2 замыкаются. Управляет переключением контактов пускателей K3 и K2 реле времени. На реле выставляется время, в течение которого происходит разгон двигателя. В режиме запуска «звезда – треугольник» напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в корень из трех раз, что приводит к уменьшению фазных токов тоже в корень из трех раз, а линейных токов в 3 раза. Соединение по схеме «звезда – треугольник» дает более низкий пусковой ток, составляющий всего одну треть тока при прямом запуске. Запуск «звезда – треугольник» особенно хорошо подходят для инерционных систем, когда происходит «подхватывание» нагрузки после того, как произошел разгон двигателя.

    Запуск «звезда – треугольник» также понижает и пусковой момент, приблизительно на треть. Данный метод можно использовать только для индукционных электродвигателей, которые имеют подключение к напряжению питания по схеме «треугольник». Если переключение «звезда – треугольник» происходит при недостаточном разгоне, то это может вызвать сверхток, который достигает почти такого же значения, что и ток при «прямом» запуске. За время переключения из режима «звезда» в «треугольник» двигатель очень быстро теряет скорость вращения, для ее восстановления необходим мощный импульс тока. Скачок тока может стать ещё больше, так как на время переключения двигатель остается без сетевого напряжения.

    Запуск через автотрансформатор

    Данный способ запуска осуществляется при помощи автотрансформатора, последовательно соединённого с электродвигателем во время запуска. Автотрансформатор понижает подаваемое на электродвигатель напряжение (приблизительно на 50–80% от номинального напряжения), чтобы произвести запуск при более низком напряжении. В зависимости от заданных параметров напряжение снижается в один или два этапа. Понижение напряжения, подаваемого на электродвигатель одновременно, приведёт к уменьшению пускового тока и вращающего пускового момента. Если в определённый момент времени к электродвигателю не подаётся питание, он не потеряет скорость вращения, как в случае с запуском «звезда – треугольник». Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать. На (Рис. 3) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором при помощи автотрансформатора.

    Пуск через автотрансформатор тока

    Помимо уменьшения пускового момента, способ запуска через автотрансформатор имеет и недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение, что вызывает скачок тока. Вращающий момент зависит от напряжения подаваемого на двигатель. Значение пускового момента пропорциональны квадрату напряжения.

    Плавный пуск

    В устройстве «плавный пуск» используются те же IGBT транзисторы, что и в частотных преобразователях. Данные транзисторы через цепи управления, понижают начальное напряжение, поступающее на электродвигатель, что приводит к уменьшению пускового момента в электродвигателе. В процессе запуска «плавный пуск» постепенно повышает напряжение электродвигателя, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения, не образуя большого момента и пиков тока. На (Рис. 4) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором с помощью устройства «плавный пуск». Плавный запуск может использоваться также для управления торможением электродвигателя. Устройство «плавный пуск» дешевле преобразователя частоты. Использование устройства «плавного пуска» для асинхронных двигателей значительно увеличивают срок службы электродвигателя, а с ним и насоса находящегося на валу этого двигателя.

    Диаграмма для плавного пуска двигателя

    У «плавного пуска» существуют те же проблемы, что и у частотных преобразователей: они создают наводки (помехи) в систему электроснабжения. Данный способ также обеспечивает подачу пониженного напряжения к электродвигателю во время запуска. При плавном запуске электродвигатель включается при пониженном напряжении, которое затем увеличивается до напряжения сетевого питания. Напряжение в плавном пускателе уменьшается за счет фазового сдвига. Данный способ пуска не вызывает образования скачков тока. Время запуска и пусковой ток можно задавать.

    Запуск при помощи частотного преобразователя

    Частотные преобразователи предназначены не только для запуска, но и управления электродвигателем. Инвертор позволяет снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. На (Рис. 5) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя.

    Пуск двигателя с преобразователем частоты

    Преобразователи частоты остаются все еще дорогими устройствами, и также как и плавный пуск, создают дополнительные помехи в сеть электропитания.

    Заключение

    Задача любого из способов запуска электродвигателя заключается в том, чтобы согласовать характеристики вращающего момента электродвигателя с характеристиками механической нагрузки, при этом необходимо, чтобы пиковые токи не превышали допустимых значений. Существуют различные способы запуска асинхронных двигателей, каждый их которых имеет свои плюсы и минусы. И в заключении приведена небольшая таблица, где в краткой форме указаны преимущества и недостатки наиболее распространённых способов запуска асинхронных электродвигателей.

    Способы запуска

    Преимущества

    Недостатки

    Запуск «звезда – треугольник»

    Запуск через автотрансформатор

    Запуск при помощи частотного преобразователя

    Шкафы и блоки, применяемые для управления электродвигателями

    Подписка на рассылку

    • ВКонтакте
    • Facebook
    • ok
    • Twitter
    • YouTube
    • Instagram
    • Яндекс.Дзен
    • TikTok

    Управление электродвигателем может осуществляться с помощью различных устройств: шкафов, щитов, пускателей, блоков и так далее.

    Шкафы управления служат для обеспечения ручного и автоматического управления различными исполнительными устройствами. Они состоят из силовых коммутационных аппаратов, устройств защиты, преобразователя частоты. С помощью электрического шкафа можно осуществлять управление электродвигателем в соответствии с поставленной задачей.

    Шкаф управления электродвигателями обеспечивает непрерывный контроль изменений параметров системы для обеспечения оптимального режима работы устройства.

    Ящики (шкафы) управления серии Я5000 (рис. 1) обеспечивают управление (местное, дистанционное и автоматическое) электродвигателями асинхронными (мощностью до 75 кВт). При этом поддерживаются различные режимы работы (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный). Шкафы данного типа могут различаться по ряду технических характеристик, в том числе:

    • наличию реверса у двигателя;
    • числу управляемых двигателей;
    • наличию переключателя на автоматический режим;
    • способу питания цепи управления.

    Корпус ящика управления Я5000 выполнен в виде сварной конструкции. Дверь, фиксируемая замком и укрепленная на петлях, обеспечивает надежную степень защиты (IP 31, IP 54). Аппаратура размещена частично на внутренней стороне двери и монтажной панели.

    К основным преимуществам данного оборудования можно отнести:

    • усовершенствованную конструкцию корпуса, обеспечивающую рациональное использование рабочего объема;
    • высокую технологичность и простоту сборки;
    • высокую степень электробезопасности.

    Пусковая аппаратура для управления электродвигателем — неотъемлемая часть электропривода. Данная аппаратура предназначена для запуска, регулирования скорости, торможения, реверсирования и остановки электродвигателей. Правильная эксплуатация электропривода возможна только при использовании соответствующей электрической аппаратуры.

    В настоящее время существует немало различных способов пуска электродвигателей. Это обусловлено тем, что современным энергоэффективным двигателям, отличающимся более высокими пусковыми токами, необходимо обеспечить плавный пуск.

    Аппаратура прямого пуска осуществляет пуск, защиту от перегрузок и отключение электродвигателей. Данный способ используется в случае стабильного питания двигателя, который жестко связан с приводом, например, насоса.

    Пусковая система «звезда–треугольник» служит для понижения пускового тока. Необходимость переключения со «звезды» на «треугольник» существует для мощных трехфазных асинхронных двигателей мощностью от 30–50 кВт и высокооборотных (около 3000 об/мин). На обмотку двигателя, соединенного в «звезду», подается 220 В, затем, после полного набора оборотов, двигатель переключается на «треугольник» и подается 380 В.

    Подключение двигателя зависит от расположения перемычек на клеммной колодке (рис. 2). Автоматическое переключение осуществляется путем использования контактов магнитных пускателей (рис. 3).

    Для изменения направления вращения асинхронного двигателя нужно поменять местами две фазы. Эту замену можно осуществить с помощью магнитного пускателя реверсивного типа (рис. 4).

    Таким образом, ящик управления электродвигателем выполняет ряд важных функций. Он может быть использован для управления как обычными, так и реверсивными двигателями. Они пригодны к эксплуатации в условиях, когда имеется повышенная влажность и запыленность, в широком диапазоне температур окружающего воздуха (от –40 °С до +45 °С).

    Однофазное УПП TSG 2.2 230VAC для снижения пусковых токов при запуске двигателей, насосов, насосных станций.

    Очень часто пользователи автономных генераторов электрической энергии сталкиваются с одной и той же проблемой, которую все описывают по-разному: «проседает» генератор, временно падает напряжение в сети, генератор глохнет во время пуска насосной станции и т.п. Если используемое оборудование исправно, то проблема, как правило, возникает при включении «мощных» механизмов, имеющих в своём составе асинхронный двигатель.

    В бытовых насосных станциях чаще всего используются асинхронные двигатели. Соответственно в более производительные насосные станции устанавливаются более мощные электродвигатели.

    Во избежание возникающих при пуске насосной станции процессов пагубных для механической и электрической части нужно использовать устройство плавного пуска (УПП), так называемый, софтстартер.

    Чем более мощный электродвигатель приводит в действие насос, тем больший пусковой ток возникает при его запуске. Если поставить эксперимент и включать в сеть поочерёдно асинхронные двигатели и постоянно увеличивать их мощность, то можно заметить, что в момент пуска более мощных электродвигателей их влияние на параметры питающей сети растёт. Все более заметным становится падение напряжения в питающей сети, так лампы накаливания на мгновение светят менее ярко, чем обычно, лампы дневного света могут гаснуть и снова зажигаться, в чувствительной электронике может срабатывать защита от перепадов напряжения. Так на напряжение питающей сети оказывает действие пусковой ток асинхронного двигателя, который может превышать номинальный ток в 2-8 раз. Такие импульсные броски тока могут стать причиной выхода из строя другого оборудования, чувствительного к качеству питающего напряжения, и подключенного к той же фазе, что и двигатель.

    В промышленности, где проблема пусковых токов стоит остро из-за использования мощных асинхронных двигателей давно используют различные методы, позволяющие уменьшить пусковые токи и нагрузку на всю энергосистему предприятия в целом. В бытовых условиях, обычно, доступно лишь однофазное напряжение, поэтому и асинхронные двигатели используются однофазные, их ещё называют конденсаторными.

    Во избежание возникающих при пуске насосной станции процессов пагубных для механической и электрической части нужно использовать устройство плавного пуска (УПП), так называемый, софтстартер.

    Устройства плавного пуска обеспечивают медленное увеличение напряжения, подаваемого на электродвигатель (насос) при его запуске, тем самым достигается плавный разгон электродвигателя и существенное снижение значений пускового тока и крутящего момента. На рисунке 1 представлены графики крутящего момента во времени, в зависимости от способа подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети питания (с использование УПП и без).

    Рисунок 1 — графики изменения крутящего момента во времени, в зависимости от способа подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети питания.

    Предлагаемые на рынке в огромном количестве устройства плавного пуска в большинстве своём рассчитаны на промышленность и, соответственно, на работу в трёхфазных сетях. Работать в однофазных сетях такие устройства не могут.

    Но существует доступное решение – однофазное устройство плавного пуска TSG 2,2 230VAC, производимое австрийской фирмой TELE.

    Устройство TSG 2,2 230VAC выполнено в промышленном компактном корпусе для монтажа на DIN-рейку, внешний вид устройства показан на рисунке 2:

    Рисунок 2 – Внешний вид и габариты устройства плавного пуска TSG 2,2 230VAC
    Техническая документация в формате pdf доступна по ссылке

    Рисунок 3 – Схематичный вид лицевой панели устройства серии TSG

    Устройство плавного пуска TSG активируется, когда переменное напряжение сети питания подаётся на выводы L1 и L3 (LED U ВКЛ). Напряжение на выходе Т1 увеличивается линейно в течение заданного времени до достижения максимального значения; на выходы T2 и T3 постоянно подаётся напряжение сети питания. Время, в течение которого происходит этот процесс можно плавно регулировать с помощью регулятора TON в диапазоне от 0 до 20 секунд. С увеличением напряжения увеличивается и момент вращения. Таким образом, происходит запуск двигателя с постоянным разгоном. По окончании цикла запуска, двигатель напрямую подключается к сети питания с помощью встроенного шунтирующего (байпас) контактора.

    Принцип работы TSG 2,2 230VAC показан на рисунках 4 и 5.

    Рисунок 4 – Работа TSG 2,2 230VAC при положении регулятора Mon = 0

    Рисунок 5 – Работа TSG 2,2 230VAC при не нулевом положении регулятора Mon

    Примечательно, что данное устройство плавного пуска (УПП) разработано специально для пуска однофазных асинхронных электродвигателей, широко распространенных в быту. Рассмотрим подключение устройства TSG 2,2 230VAC на примере насосной станции с автоматическим включением по сигналу с датчика давления. Подключение схематически показано на рисунке 6. При использовании TSG 2,2 230VAC нет необходимости использовать дополнительное оборудование в цепи питания двигателя, шунтирующий контактор входит в состав устройства и находится внутри корпуса.

    Рисунок 6 — Подключение однофазного асинхронного двигателя к устройству плавного пуска TSG 2,2 230VAC

    Выбирая устройство плавного пуска обязательно нужно учитывать следующие параметры:

    1. Параметры питающей сети (номинальное напряжение и количество фаз);
    2. Номинальный ток электродвигателя должен быть меньше или равен номинальному току УПП;
    3. Пусковой ток электродвигателя не должен превышать максимально допустимого для УПП значения;
    4. Максимальное количество циклов запуска электродвигателя в час не должно превышать значения, указанного в паспортных данных УПП.

    Технические характеристики TSG 2,2 230VAC и TSG 2,2 400VAC представлены в таблице ниже:

    УПП уменьшает механическую нагрузку на двигатель при его запуске и снижает пусковые токи

    Зелёный LED ВКЛ: индикация напряжения питания

    Жёлтый LED (100%) ВКЛ: выходное напряжение 100%, активизирован встроенный шунтирующий контактор (БАЙПАСС)

    Самозатухающий пластиковый корпус, IP рейтинг IP40

    Установка на DIN-рейку TS 35 в соответствии с EN 50022

    Установочная позиция: любая

    Ударопрочное подключение в соответствии с VBG 4 (требуется PZ1), IP рейтинг IP20

    Момент затяжки: макс. 0.5Nm

    Размеры контактов цепи управления:

    Часто задаваемые вопросы:

    В: Чем отличаются устройства плавного пуска TSG 2,2 230VAC и TSG 2,2 400VAC?

    О: Это два разных устройства, TSG 2,2 230VAC предназначено для запуска 1-фазных электродвигателей 220-230VAC мощностью до 1,3кВт, TSG 2,2 400VAC предназначено для пуска 3-фазных электродвигателей 380-400VAC (либо 2-фазных электродвигателей 380-400VAC) мощностью до 2,2кВт. Причём оба эти устройства осуществляют плавный пуск только по одной фазе, поэтому для 3-фазных электродвигателей мы рекомендуем использовать устройства плавного пуска серии MSG.

    В: Какова схема включения УПП TSG 2,2 230VAC для однофазного двигателя

    О: Устройства плавного пуска включается непосредственно в цепь питания электродвигателя. Сигнал управления, который ранее использовался для управления контактором, напрямую соединявшим цепь питания двигателя с сетью питания, теперь должен управлять активизацией УПП. Схема подключения приведена на рис. 6 и в инструкции на устройство.

    В: Насколько часто можно производить запуск двигателя с УПП?

    О: Стандартная величина циклов запуска для УПП серии TSG и MSG – 30 циклов в час (при средней нагрузке). Во время запуска происходит выделение тепла, поэтому требуется время на охлаждение устройства.

    В: Для чего нужен регулятор Mon?

    О: Регулятор Mon позволяет определить начальный момент вращения (начальное напряжение), с которого будет начат цикл плавного пуска, если Mon установлен в 0, то при осуществлении цикла запуска двигатель некоторое время будет оставаться неподвижным, опытным путём можно подобрать такое значение Mon, при котором двигатель сразу же будет начинать вращение и постепенно достигнет рабочего режима. Важно: увеличение начального пускового момента Mon увеличивает пусковой ток!

    В: Для чего нужен регулятор Ton?

    О: Регулятор Ton используется для задания времени, в течение которого будет производиться плавный пуск двигателя от Mon до 100% момента вращения (напряжения), по его окончании будет активизирован шунтирующий контактор. Важно: уменьшение времени запуска Ton увеличивает пусковой ток!

    В: Что такое шунтирующий контактор?

    О: Шунтирующий контактор (байпас-контактор) замыкает цепь питания электродвигателя напрямую от сети питания, в обход устройства плавного пуска, сразу после того, как цикл плавного запуска электродвигателя завершён. Устройства плавного пуска серии TSG и MSG имеют шунтирующий контактор в своём составе, таким образом, его не требуется приобретать дополнительно.

    В: Можно ли запитать с выходов УПП другие бытовые приборы, кроме двигателя.

    О: Устройство плавного пуска предназначено для плавного запуска электродвигателя, подключение других потребителей может привести к выходу из строя как потребителей, так и самого устройства.

    В: Какие дополнительные аксессуары понадобятся для работы УПП серий TSG и MSG?

    О: Дополнительные аксессуары для работы устройств плавного пуска данных серий не требуются.

    Где купить?

    Перейти к изделию в интернет-магазине: TSG 2,2 230VAC (490251)

    Плавный пуск электродвигателя

    Плавный пуск предназначен для выполнения запуска и дальнейшего разгона, торможения и остановки высоковольтных электродвигателей синхронного и асинхронного типа, мощностью более 10 кВт, а также для сохранения и повышения их эксплуатационных качеств.

    Необходимость плавного пуска

    Традиционное использование прямого пуска для электродвигателя высокого напряжения, чревато резкими просадками напряжения в электрической сети.
    Так, многократный бросок пускового тока, способствует созданию ударного электромагнитного момента, передаваемого по валу двигателя на редуктор и всю рабочую машину.
    В обмотке статора создаются значительные динамические усилия, которые вызывают дефекты в виде смещения листов друг относительно друга, что чревато повреждением изоляции и приводят к капитальному ремонту двигателя.
    В результате частых прямых пусков, как следствие, происходят повреждения редукторов и пробой изоляции обмоток.
    Достаточно часто происходит обгорание выводов в «борно» (клеммах) электродвигателя и повреждение соединений между катушками обмоток двигателя.
    Механические части агрегата быстро изнашиваются. Все эти неисправности заставляют выполнять узлы механизмов с высоким запасом прочности.

    Принцип действия и особенности электронного плавного пуска

    Действие плавного пуска основано на использовании принципа управления изменением фазового угла открытия тиристоров. Устройство работает с использованием высоковольтных тиристоров, подключенных встречно-параллельно, с током от 350 до 2600А. Каждой фазе соответствует тиристор положительного и отрицательного полупериода.
    Тиристоры плавно увеличивают напряжение электродвигателя. Ток в третьей фазе, без управления, равен сумме токов фаз, находящихся под управлением. После разгона двигателя, тиристоры могут управляться, а напряжение подходит к выводам двигателя. Во время работы проводить регулировку напряжения необязательно, выполняется шунтирование тиристоров с помощь байпасных контактов.
    Обеспечение обратной связи, предназначенной к управлению пусковым током и для защиты электродвигателя и электроустановки, выполняется трансформаторами тока.
    Фазовая отсечка служит для получения величины напряжения наиболее эффективной для питания двигателя во время пуска. Фазовая отсечка настраивается в зависимости от величины напряжения до момента пуска и до расчетного напряжения электрического двигателя при помощи регулировок.
    Значение силы тока электрической машины пропорционально напряжению, питающему ее. Этим достигается уменьшение величины пускового тока в зависимости от уменьшения, подаваемого к электродвигателю питающего напряжения.
    Момент вращения электродвигателя по отношению к величине напряжения уменьшается пропорционально квадрату напряжения.

    Возможности плавного пуска

    Для УПП характерно сохранение параметров электрооборудования (напряжение, ток, вращающий момент) в момент пуска в безопасных пределах.
    Плавный или безударный пуск исключает высокие ударные пусковые токи, способствует увеличению надежности оборудования. Снятие ограничения на число запусков и остановов электродвигателей высокого напряжения позволяет рационально использовать электрооборудование с учетом тарифа на электроэнергию.
    В технологическом плане, плавный пуск дает возможность получить значительный выигрыш. Так, например, УПП используют на месторождениях нефтедобычи, например, на (КНС) кустовых насосных станциях, для запуска двигателей насосных агрегатов, применяемых для закачки воды в пласт. Благодаря отсутствию пусковых ограничений, УПП помогает поддерживать необходимое пластовое давление и позволяет максимально эффективно распределить нагрузки между насосными установками, внутри станции и со смежными КНС. Также плавный пуск используется для запуска асинхронных двигателей на ДНС (дожимная насосная станция), для подачи откачиваемой нефти в основной нефтепровод.

    Преимущества плавного пуска

    1. Плавный пуск рекомендован для запуска высоковольтных синхронных и некоторых типов асинхронных электродвигателей большой мощности. Это машины, которые обладают значительными статическими нагрузками и большой инерционной скоростью останова.
    2. УПП обеспечивает частотный запуск двигателя до синхронной скорости с определенными значениями пускового времени и с ограничением тока с уровнем менее 1,5 от номинального тока электродвигателя.
    3. Плавный пуск осуществляет синхронизацию и включение электродвигателя в сеть.
    4. Наличие в УПП «умного» блока управления дает возможность осуществлять автоматическую работу оборудования. Цифровые каналы связи передают сведения о настоящем состоянии агрегата на высший уровень системы управления технологией рабочего процесса.
    В управлении применяются микроконтроллерные системы. Для современных систем плавного пуска характерно адаптивное управление ускорением. Чтобы это было возможно, системы автоматики производят анализ предыдущих процессов запуска и остановки агрегата, после чего УПП автоматически адаптирует процесс к избранному профилю, соответственно назначению.
    Важно знать и учитывать необходимое время пуска так называемый коэффициент трудности пуска. Чем больше время пуска, тем выше нагрев тиристоров, которые рассчитаны на длительный режим работы при нормальном пуске, определенной температуре окружающего воздуха (до 40оС) и заданном количестве включений.
    Диапазон использования УПП.
    В рамках использования устройства плавного пуска находятся самые разнообразные функции.
    1. Осуществляя пуск и остановку двигателя, используется нелинейный способ, им можно управлять увеличением напряжения, в этом случае кривая напряжения будет зависеть от потребляемой нагрузки.
    2. Быстрый останов двигателя осуществляется с помощью постоянного тока, он используется в функции торможения.
    3. Максимальный импульсный момент способствует плавному разгону электрического двигателя.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector