Плавный пуск электродвигателя

Как выбрать устройство плавного пуска — общие сведения, производители

Работа любых двигателей сопряжена с возникновением в сети пусковых токов, которые могут в разы превышать рабочие величины. Такая ситуация несет существенную угрозу и для обмоток электродвигателя, и для питающей ее линии. Помочь решить вопрос может специальное приспособление, которое предотвращает скачкообразное нарастание. Поэтому далее мы рассмотрим, как выбрать устройство плавного пуска для подключения разнообразного оборудования.

Общие сведения об УПП

Современные устройства плавного пуска обеспечивают не только постепенное нарастание токовой нагрузки, но и ряд других полезных функций: контроль параметров подключенного электрического двигателя, изменение условий остановки, защитное отключение при перегрузке и многое другое. Конструктивно устройство плавного пуска представляет собой полупроводниковые элементы, способные переходить в открытое или закрытое состояние, ограничивая нагрузку. Дополнительно они могут комплектоваться силовыми контактами, дисплеями, расцепителями и другими компонентами.

Применение устройств плавного пуска электродвигателей необходимо применять в следующих ситуациях:

• При наличии мощных электрических машин, особенно трехфазных асинхронных., отличающихся большими токами. Для них нормальный режим работы будет сопровождаться ложными срабатываниями автоматики, заметной просадкой напряжения и другими неприятностями, влияющими на нормальную работу смежных приборов.
• Если технологические операции не допускают рывковых движений. К примеру, прямой пуск конвейера может привести к поломке или остановке производства, как при старте, так и на этапе торможения.
• Перегрузка электрических сетей, в которых токи и без того превышают номинальные режимы. В момент пуска асинхронных двигателей может произойти отжиг проводов, перегрев трансформаторов или срабатывание автоматики на ТП и КТП.
• Затяжное время прямого запуска, который дополнительно осложняет процесс разгона двигателя.

Если в ваших сетях присутствует хотя бы один из факторов, вам понадобится устройство плавного запуска, от которого будет зависеть надежность и устойчивость функционирования всей системы. Ярким примером выступает пуск прокатного станка, схема УПП такого приведена ниже:

Рис. 1. Применение устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска устанавливается перед электрической машиной, чтобы контролировать ток в обмотках двигателя. Как видите из токовой и частотной диаграммы ниже, частота набирается постепенно, как и ток создает несколько скачков, но не более предела, установленного на устройстве плавного пуска.

Выбор такого ответственного узла следует осуществлять среди проверенных производителей.

Лучшие производители

Главное требование к устройству плавного пуска – надежность и длительность эксплуатации. Поэтому выбирая конкретную модель, важно определиться с наиболее популярными производителями, их перечень приведен в таблице ниже:

Таблица 1: сравнение производителей устройств плавного пуска

Основные критерии выбора

Плавный пуск можно реализовать различными способами и темпами нарастания электротока. Поэтому первое, от чего нужно отталкиваться – параметры работы асинхронных электродвигателей.

Среди них вам пригодятся:

• Значение тока при запуске электродвигателя, который удобнее всего измерить клещами эмпирическим методом. В лабораторных условиях применяются специальные приборы, фиксирующие максимум, они куда точнее, но и стоят дороже.
• Рабочий ток – необходим для определения соотношения нагрузок устройства плавного включения.
• Время пуска – временной промежуток, за который мотор набирает номинальную частоту и выравнивается до номинального тока.
• Время остановки – регламентируется не всеми техпроцессами, так как не в каждом случае требуется плавная остановка.

Также важно определять количество включений за единицу времени, в среднем, устройство плавного пуска необходимо при 2 – 3 манипуляциях за час. Тогда затраты на приобретение и установку однозначно окупятся за счет экономии моторесурса трехфазного электродвигателя.

Выбор по классификации пуска

Следующим критерием для выбора устройства плавного запуска будет степень тяжести запускаемого агрегата.

Согласно принятой классификации выделяют три категории:

• Легкий пуск – считается такая ситуация, при которой пусковая отличается от номинальной мощности не более чем в 3 раза. Сюда относятся приспособления со слабой механической нагрузкой – вентиляторы, насосы, двигатели с холостым пуском и прочие.

Рис. 2. Пример легкого пуска

• Средний пуск – вариант, когда претерпевается перегрузка в 4 раза и время запуска является достаточно продолжительным, от 30 до 50 секунд. К ним относятся различные смесители, дробильные установки, некоторые конвейеры и т.д.
• Тяжелый пуск – сюда относятся агрегаты, выдающие 6-7 кратное превышение. Это всевозможные крановые электрические машины и лебедки с изначальной нагрузкой, сепараторы, шнековое оборудование, насосы и т.д.

Расчет категории выполняется путем деления тока при запуске на рабочий ток в номинальном режиме. Если величина перегрузки окажется слишком большой, то помимо мягкого пуска вам нужно будет использовать еще и частотное регулирование.

Способ управления

В зависимости от способа включения и отключения устройства плавного запуска они подразделяются на аналоговые и цифровые. Сегодня на рынке практически невозможно приобрести аналоговый УПП, так как производители используют электронику. Аналоговое устройство функционирует посредством потенциометра и переключателя. За основу цифрового взято микроконтроллер, оценивающий текущую ситуацию в сети и подающий управляющие команды.

Цифровые модели оснащаются всевозможными анализаторами, системами контроля рабочих параметров, защитами и т.д. Некоторые из них оснащаются функцией удаленного доступа и все процессы можно видеть и регулировать с помощью мобильного приложения.

Рис. 3. Цифровое устройство плавного пуска с программируемыми функциями

Отдельно обратите внимание на следующие функции, которые могут вам пригодиться для реализации тех или иных технологических операций:

• защита от перегрузки – неотъемлемая составляющая большинства устройств плавного пуска;
• блок плавного разгона электродвигателя – требуется для предотвращения рывков на начальном этапе.;
• блок импульсного разгона, когда первый толчок вала осуществляется на максимальном моменте, чтобы сдвинуть его с большой нагрузкой;
• плавное торможение – нужен в тех ситуациях, когда от способа остановки двигателя зависит возможность повторного запуска или техпроцесс не допускает резкого прерывания;
• защиты от перекоса по фазам, обрыва линии, снижения рабочих токов или падения частоты.

Функция шунтирования

При постоянной работе электродвигателя, устройство плавного запуска воспринимает его рабочую нагрузку, пропуская через основную линию. От этого полупроводниковый переход подвергается преждевременному изнашиванию, что обуславливает сокращение срока службы. Для предотвращения подобного эффекта после запуска электрического мотора происходит шунтирование устройства плавного пуска контактами пускателя.

Такая опция актуальна для электрических машин с большими номиналами рабочих токов. Некоторые модели устройств плавного запуска укомплектованы такими контакторами с завода, для других шунт устанавливается отдельно, пример раздельной установки показан на рисунке ниже:

Рис. 4. Устройство плавного пуска с отдельными контакторами

После шунтирования питание на электрическую машину будет подаваться напрямую от сети.

Количество фаз

По числу фаз устройство плавного пуска подразделяется на двухфазные и трехфазные, в каждом из них задействуется две или три фазы соответственно. В первом варианте пуск осуществляется через две фазы, а третью подключают к электрической машине напрямую. Недостатком двухфазных моделей для плавного пуска является несимметричность системы, но такие устройства обладают более низкой ценой и меньшими габаритами.

Трехфазные агрегаты плавного пуска более дорогие, но их работа полностью симметрична, их применение оправдано для процессов с частыми коммутациями и тяжелой нагрузкой.

Существует категория компактных устройств, работающих напрямую от бытовой сети. Они предназначены для пуска маломощный домашних установок.

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.

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.

Плавный пуск электродвигателя

• О проекте
  • Главная
  • О проекте
  • Карта сайта
  • Вопрос-ответ
• ПЧ и УПП
  • Терминология
    • Низковольтные ПЧ
    • Высоковольтные ПЧ
    • Низковольтные УПП
    • Высоковольтные УПП
    • Станции управления
    • Аксессуары
  • Теория
  • Подбор ПЧ и УПП
  • Монтаж ПЧ и УПП
  • Энергосбережение
• Пресс-центр
  • Новости сайта
  • Интервью
  • Статьи
  • Мероприятия
  • Акции
• Обзор рынка
  • Производители
    • ABB
    • Advanced Control Indastrial Equipment
    • AuCom Electronics Ltd
    • B&R
    • Baumuller
    • Bosch Rexroth
    • Control Techniques
    • Danfoss
    • Delta Electronics
    • Easy Drive
    • Eaton
    • EKF
    • Emotron AB
    • ERMAN
    • ESQ
    • EURA Drives
    • Fuji Electric
    • GE
    • Gefran Siei
    • Grandrive
    • Hitachi
    • Hyundai Heavy Industries
    • IC Electronics
    • IDS Drive
    • INNOVERT
    • Inovance
    • INSTART
    • Invertek drivers
    • Invt
    • Jacky Enterprise
    • Keb
    • Lenze
    • LS
    • Micno
    • Mitsubishi Electric
    • Omron
    • ONI
    • Parker
    • Powtran
    • Prostar
    • Rockwell Automation
    • Schneider Electric
    • Sew Eurodrive
    • Siemens
    • Tecorp Electronics
    • Toshiba
    • Vacon
    • Weg
    • Yaskawa
    • Битек
    • Веспер Автоматика
    • Вниир
    • Горнозаводское Объединение
    • Ижевский Радиозавод
    • Овен
    • Оптимэлектро
    • Приводная техника
    • Силиум
    • Стройтехавтоматика
    • Технорос
    • Триол
    • ЧЭАЗ-ЭЛПРИ
    • ЭКРА
    • Электровыпрямитель
    • Электрозавод
    • Электротекс
    • Элсиэл
    • Эрасиб
    • Эффективные Системы
  • Серии
  • Рынок
• Купить
  • Поставщики
    • КосПА
    • ONI
    • СТОИК
    • Danfoss
    • Веспер
    • EKF
  • Инжиниринг
• Библиотека
  • Каталоги
  • ГОСТ и ТУ
  • Видео
• Контакты
  • Обратная связь
  • Сотрудничество
  • Реклама на сайте
  • Вакансии
  • Ответственность

• О проекте О проекте
  • Главная
  • О проекте
  • Карта сайта
  • Вопрос-ответ
• ПЧ и УПП ПЧ и УПП
  • Терминология Терминология
    • Низковольтные ПЧ
    • Высоковольтные ПЧ
    • Низковольтные УПП
    • Высоковольтные УПП
    • Станции управления
    • Аксессуары
  • Теория
  • Подбор ПЧ и УПП
  • Монтаж ПЧ и УПП
  • Энергосбережение
• Пресс-центр Пресс-центр
  • Новости сайта
  • Интервью
  • Статьи
  • Мероприятия
  • Акции
• Обзор рынка Обзор рынка
  • Производители Производители
    • ABB
    • Advanced Control Indastrial Equipment
    • AuCom Electronics Ltd
    • B&R
    • Baumuller
    • Bosch Rexroth
    • Control Techniques
    • Danfoss
    • Delta Electronics
    • Easy Drive
    • Eaton
    • EKF
    • Emotron AB
    • ERMAN
    • ESQ
    • EURA Drives
    • Fuji Electric
    • GE
    • Gefran Siei
    • Grandrive
    • Hitachi
    • Hyundai Heavy Industries
    • IC Electronics
    • IDS Drive
    • INNOVERT
    • Inovance
    • INSTART
    • Invertek drivers
    • Invt
    • Jacky Enterprise
    • Keb
    • Lenze
    • LS
    • Micno
    • Mitsubishi Electric
    • Omron
    • ONI
    • Parker
    • Powtran
    • Prostar
    • Rockwell Automation
    • Schneider Electric
    • Sew Eurodrive
    • Siemens
    • Tecorp Electronics
    • Toshiba
    • Vacon
    • Weg
    • Yaskawa
    • Битек
    • Веспер Автоматика
    • Вниир
    • Горнозаводское Объединение
    • Ижевский Радиозавод
    • Овен
    • Оптимэлектро
    • Приводная техника
    • Силиум
    • Стройтехавтоматика
    • Технорос
    • Триол
    • ЧЭАЗ-ЭЛПРИ
    • ЭКРА
    • Электровыпрямитель
    • Электрозавод
    • Электротекс
    • Элсиэл
    • Эрасиб
    • Эффективные Системы
  • Серии
  • Рынок
• Купить Купить
  • Поставщики Поставщики
    • КосПА
    • ONI
    • СТОИК
    • Danfoss
    • Веспер
    • EKF
  • Инжиниринг
• Библиотека Библиотека
  • Каталоги
  • ГОСТ и ТУ
  • Видео
• Контакты Контакты
  • Обратная связь
  • Сотрудничество
  • Реклама на сайте
  • Вакансии
  • Ответственность

• Главная
• Статьи
• Особенности плавного пуска электродвигателей

Общепромышленные двигатели, применяемые в составе приводных механизмов конвейеров, насосов, воздуходувок и компрессоров, все имеют одно общее свойство: при пуске двигателя в обмотках возникает повышенный токи, которые могут в шесть раз превышать значение номинального тока двигателя. Повышенные значения тока негативно влияют на компоненты двигателя, снижая его ресурс, а также снижает качество электроэнергии питающей сети, особенно для больших электродвигателей начиная с 1 кВт и более. Именно поэтому для двигателей этого размера часто используют плавного пуска.

Идея плавного пуска заключается в постепенном повышении питающего напряжения, пока двигатель не выйдет на установившийся режим. Это снижает пусковой ток, но также снижает пусковой крутящий момент двигателя. Регулировка питающего напряжения двигателя осуществляется путем использования, расположенных спина к спине тиристоров либо симисторов на каждой питающей линии переменного тока. Тиристоры приводятся в действие на начальном этапе, таким образом, что их последовательные включения происходят с небольшой задержкой для каждого полупериода. Задержка переключения эффективно наращивает среднее переменное напряжение на двигателе, пока двигатель не выйдет на номинальное напряжение сети. После того, как двигатель достигает своей номинальной скорости вращения, он может быть переключен напрямую (схема байпас). Для управления большими двигателями, как правило, применяются устройства плавного пуска или частотные преобразователи.

Устройству плавного пуска можно противопоставить выключатель и разъединитель полного напряжения, который подключает полное напряжение непосредственно на клеммы двигателя при запуске (прямой пуск). Такой способ пуска, ограничивается маленькими мощностями двигателя, где повышенный пусковой ток не проблема.

Некоторые мягкие пускатели могут также обеспечивать функцию плавного останова для применений, где резкая остановка может вызвать привести к каким либо нарушениям и поломкам. Например для насосов, где быстрая остановка может принести к гидроудару в системе или для конвейерных лент, где материал может получить повреждения, если полотно остановить слишком быстро. При плавном останове используется то же принцип переключения силовых полупроводников, что и для плавного пуска.

Тиристоры в УПП пропускают часть напряжения в начале переходного процесса и постепенно увеличивают его в соответствии с установленным временем разгона. Тиристоры могут также осуществлять мягкую остановку, уменьшая напряжение двигателя в соответствии с установленным временем замедления.

Отдельный вид мягкого пуска, часто применяемый на трехфазных двигателях получил название «звезда-треугольник». Принцип заключается в переключении обмоток двигателя соединенных звездой в соединение треугольником когда двигатель выходит на установившейся режим и достигает номинальной частоты вращения. В данном случае устройство обычно состоит из контакторов на каждого из трех фаз, реле перегрузки и таймера, который задает продолжительность времени. Пусковой ток при таком методе составляет около 30% от значений при прямом пуске, а крутящий момент составляет около 25% от пускового момента при подключении напрямую. Данный способ пуска работает только тогда, когда есть на двигателе, в момент пуска, есть нагрузка. Однако также стоит учесть, что слишком нагруженные двигатели не будут иметь достаточный крутящий момент для разгона до номинальной скорости скорости.

Устройства плавного пуска, как правило, используется с асинхронными моторов. Но они также могут обеспечить определенные преимущества при питании синхронных двигателей. Причина в том, что многие синхронные двигатели в момент разгона ведут себя как асинхронные. То есть, существует задержка между вращающимся электрическим полем и положения ротора.

Скольжение наблюдаемое в переходных процессах пуска синхронного двигателя, как и в случае с асинхронными двигателями, синхронных двигателей может вызвать повышенные токи статора (в пять-восемь раз превышающий номинальный ток).

Как для синхронных так и для асинхронных двигателей, высокие значения пусковых токов статора и ротора приводит к снижению коэффициента мощности. Коэффициент мощности и, следовательно, эффективность повышается, когда электродвигатель ускоряется до его номинальной скорости вращения. В связи с этим, следует также отметить, что некоторые УПП могут служить в качестве регулятора напряжения двигателя, в зависимости от нагрузки, при наличии соответствующего котнтроллера. Контроллер отслеживает коэффициент мощности двигателя, который зависит от нагрузки двигателя. На малых нагрузках, коэффициент мощности является достаточно низким, соответственно контроллер уменьшает напряжение двигателя и, таким образом, ток электродвигателя.

Выбор устройства плавного пуска

Большинство применений, к которым относятся устройства плавного пуска можно разделить на основные категории использования: насосы, компрессоры и конвейеры. Есть несколько правил правильного выбора для каждой из этих категорий.

Время разгона для плавного пуска является настраиваемой величиной. Типичный время запуска для большинства применений составляет от 5 до 10 сек. Длительные периоды времени, как правило, можно найти в насосных и компрессорных системах, где есть высокая вероятность возникновения гидроударов.

Типичное УПП уменьшает крутящий момент двигателя и ток во время пуска. Устройства переключения «звезда-треугольник» выполняет то же самое, но с помощью переключения обмоток двигателя из звезды на треугольник в соответствующее время.

В большинстве случаев напряжение пуска составляет 30% от номинального напряжения сети. Винтовые компрессоры и конвейеры иногда начинают на более высоких уровнях (возможно 40%).

Устройства плавного пуска, как правило, выбираются той же мощности, что и двигатели. Для тяжелых режимов работы, распространенной практикой является выбор устройства плавного пуска по мощности на один типоразмер больше мощности электродвигателя.

Настройка устройства плавного пуска

Установка и подключение устройства плавного пуска (УПП) обычно не вызывает особых затруднений. Но надежность работы УПП зависит не только от схемы подключения, но и от его правильной настройки.

Софтстартеры различных производителей имеют разную номенклатуру настроек. В простейших моделях может быть два-три регулятора. Дорогие УПП большой мощности могут оснащаться панелью управления с ЖК-экраном и по количеству пунктов меню настроек напоминают преобразователи частоты. Рассмотрим настройки, которые встречаются в большинстве моделей устройств плавного пуска.

Время разгона

Это время, которое дается двигателю, чтобы разогнаться до номинальной скорости. Обычно значение времени разгона устанавливается равным 5-20 с. Меньшее время сводит на нет преимущества использования софтстартера, увеличивая пусковой ток и нагрузку на механику привода; большее время может понадобиться при высокоинерционной нагрузке. Увеличенное время разгона устанавливать не рекомендуется, поскольку это может привести к перегреву тиристоров устройства плавного пуска, особенно при частых пусках.

Время замедления

Этот параметр позволяет увеличить время остановки двигателя, сделав ее более плавной. Данная функция может быть полезна, например, при использовании УПП в приводе конвейера.

Стоит отметить, что речь идет не о торможении, когда время остановки оказывается меньше, чем при свободном выбеге. Устройство плавного пуска обеспечивает лишь замедление (плавный выбег), превышающее по продолжительности свободный выбег. Перед настройкой этого параметра необходимо измерить время свободного выбега, поскольку, если оно окажется больше установленного времени замедления, данная функция не будет иметь смысла. Если же время замедления установить слишком большим, это приведет к необоснованному нагреву тиристоров УПП.

Минимальное напряжение пуска

При напряжениях ниже определенного порога электродвигатель имеет низкий момент и не может начать вращение. Поэтому напряжение, с которого начинается разгон, не может быть нулевым. Для гарантированного пуска приводов насосов и вентиляторов начальное напряжение обычно устанавливают не ниже 40% от номинального. Для конвейерных линий и других применений, где требуется высокий пусковой момент, начальное напряжение может быть установлено на уровне 70% от номинала.

Параметры защиты

Данные параметры отвечают за защиту двигателя и устройства плавного пуска от перегрузки, перегрева и других проблем. В бюджетных моделях они не встречаются — в этом случае о защите оборудования пользователь должен позаботиться сам.

Ток двигателя

Обычно ток двигателя меньше либо равен номинальному току УПП. Этот параметр настраивается в процентах и может быть установлен в пределах от 50% до 130% в зависимости от модели софтстартера. На основе измерения тока двигателя обеспечивается защита привода от перегрузки в установившемся режиме (на номинальной скорости).

Ограничение тока

Этот параметр (Current Limit) обычно рассчитывается в процентном отношении от тока двигателя. Поскольку ток двигателя при пуске всегда больше номинального, ограничение тока устанавливают на уровне не менее 150%.

В некоторых моделях максимальное ограничение может быть установлено на значении 500%. В этом случае особое внимание следует обратить на время разгона (его нужно по возможности увеличить, а значение параметра ограничения уменьшить), а также на тепловой режим электродвигателя и устройства плавного пуска.

Характеристика защиты двигателя

Этот параметр (Trip class) характеризует уровень защиты нагрузки от перегрузки. Стандартные значения параметра:

• Class 10 – нормальный пуск. Условия разгона привода: время разгона — до 20 с, ограничение тока — до 350%. Примеры применения: насосы, компрессоры, небольшие вентиляторы. Мощность софтстартера устанавливается равной мощности двигателя.
• Class 20 – средний пуск. При таком уровне защиты разгон привода до номинальной скорости требует больше времени – до 40 с. Примеры: центрифуги, мощные вентиляторы, обрабатывающие станки. Мощность УПП рекомендуется выбирать на ступень больше.
• Class 30 – тяжелый пуск. В этих условиях при ограничении тока 350% время разгона достигает 60 с. Примеры: дробилки, мельницы. Мощность устройства плавного пуска должна быть на ступень больше мощности двигателя, а шкаф, в котором установлено УПП, должен иметь принудительную вентиляцию.

Превышение времени пуска

Этим параметром (Excess Start Time) контролируется время разгона электродвигателя. В случае, если ток двигателя не перестал ограничиваться, а время разгона вышло, следует ошибка. После этого необходимо увеличить значение данного параметра, повысить время разгона или увеличить уровень ограничения тока.

Правильной настройкой превышения времени пуска обеспечивается дополнительная защита софтстартера и электродвигателя при тяжелом пуске.

Защиты по питанию

Такими защитами являются:

• Тепловая защита УПП и двигателя. Температура двигателя контролируется встроенным термистором, который подключается к специальным клеммам устройства плавного пуска.
• Защита от перекоса и обрыва фазы.
• Защита от пониженного и повышенного напряжения.
• Защита от короткого замыкания на выходе.

Благодаря системе диагностики можно выяснить причину срабатывания защиты и либо провести дополнительную настройку, либо устранить неисправность. Кроме того, рекомендуется использовать дополнительную защиту. Например, от перегрузки и короткого замыкания защитит автомат защиты двигателя, установленный на силовом входе УПП.

При проведении настройки устройства плавного пуска необходимо обращаться к руководству по эксплуатации. В процессе пусконаладочных работ настройки УПП обычно корректируются.

Онлайн помощник домашнего мастера

Устройство плавного пуска: общие сведения, советы по выбору и особенности применения. Инструкция подключения и настройки!

• Электродвигатели

Мягкий запуск двигателя и его деликатное торможение способны в разы увеличить срок службы системы за счет защиты от перегрева, скачков и рывков процессов. Как раз для этого было разработано устройство плавного пуска или сокращенно УПП, которое стабилизирует пусковые характеристики и обеспечивает равномерную работу механизма.

С помощью УПП можно избежать множество проблем в функционировании электродвигателя, поэтому важно знать назначение и принцип действия устройства плавного пуска, основные параметры, нюансы подключения и эксплуатации.

Краткое содержимое статьи:

Чем помогает УПП

Во время запуска двигателя крутящиеся механизмы способны в два раза превышать номинальное значение, образуя пусковые токи, в несколько раз превосходящий средние рабочие показатели.

Подобные перезагрузки чреваты многими осложнениями:

• Сильный перегрев;
• Порча изоляции обмоток;
• Срыв транспортерных лент;
• Неисправность кинематической цепи;
• Тяжелый пуск;
• Остановка мотора.

Устройство плавного пуска электродвигателя в разы сглаживает механические рывки и гидравлические удары, обеспечивая постепенное нарастание мощности и стабильную работу мотора. Недаром второе название прибора – софтстартер, что в переводе с английского означает “мягкий старт”.

На представленных фото устройства плавного пуска видно, что внешне механизм выглядит как набор схем и проводов, защищенных металлическим и пластмассовым корпусом. На самом же деле в основе прибора коммутационная аппаратура, тормозные колодки, блокираторы, противовесы и другие элементы, способные стабилизировать работу электрического двигателя.

Также механизм обладает и дополнительным функционалом:

• Обеспечивает плавное торможение;
• Защищает от короткого замыкания;
• Предотвращает возможный обрыв фазы;
• Исключает незапланированный самостоятельный пуск мотора;
• Не допускает превышения номинальных рабочих значений;
• Позволяет подобрать источник питания меньшей мощности;
• Понижает расход энергии;
• Экономит средства на эксплуатации и ремонте машины;
• Снижает электромагнитные помехи.

Когда УПП необходимо

Некоторые машины не сразу дают понять, что нуждаются в сглаживающем механизме, однако чем раньше будет настроен плавный запуск, тем дольше и качественнее прослужит вся система. К сожалению, чаще всего задумываются о подключении УПП только тогда, когда сам двигатель говорит о губительности пусковых процессов. Чтобы понять это достаточно уловить одну из самых распространенных “показательных” ситуаций:

Источник питания не справляется со слишком тяжелым пуском. Например, сеть не способна выдавать требуемые мощности или обеспечивает выработку на максимальных уровнях функционирования, лампочки отключаются, срабатывают автоматические выключатели, отказываются запускаться некоторые контакторы, реле, генератор.

Запуску двигателя препятствуют защитные системы, срабатывая на превышение допустимых нагрузок. При отличном запуске пакетник “срабатывает” до достижения необходимой частоты.

Чтобы не допустить выхода электродвигателя из строя, рекомендуется как можно скорее настроить плавность запуска и торможения системы. Сделать это несложно, так как даже новичку под силу выбрать, установить и подключить устройство плавного пуска своими руками.

Как выбрать софстартер

Вопрос, как выбрать устройство плавного пуска, возникает довольно часто, ведь подбирается механизм под конкретный электродвигатель и источник питания.

Чтобы не ошибиться с параметрами и возможностями, рекомендуется обращать внимание на следующие показатели:

• Максимальное значение тока, вырабатываемого мотором при самых высоких нагрузках;
• Наибольшее число запусков в один час;
• Номинальное напряжение на питающей системе;
• Способность контролировать и ограничивать вырабатываемый ток;
• Возможность шунтирования – отключения питающего блока от цепи, чтобы исключить перегрев и возгорание;
• Количество фаз (две – компактнее и дешевле, три – надежнее и долговечнее при частых запусках);
• Цифровое или аналоговое управление.

Главное, чтобы выдвигаемые к софтстартеру требования соответствовали с критериями, условиями работы, мощностью двигателя и номинальным значениям сети. Помогут в выборе и сводные таблицы, расчетные алгоритмы, предлагаемыми многими поставщиками для более удобного и качественного поиска подходящего прибора.

Как подключить и настроить

Настройка определяется соответствующей схемой подключения плавного пуска к двигателю. Стандартной считается та, где предусмотрено применение магнитного пускателя, теплового реле, быстродействующих предохранителей и регулирующих ток автоматов.

Чтобы правильно подключить устройство плавного пуска, необходимо четко следовать схемам, где наглядно обозначены все важные моменты:

• Последовательность цепи;
• Конец разгона;
• Вывод заземления;
• Наладка запуска и торможения;
• Расположение нейтрали.

Не лишним будет и наладка специального регулятора, обеспечивающего обратную связь: получающего данные о токе двигателя и стабилизирующих рост напряжения.

Софтстартер может легко помочь в разы продлить срок службы электрического двигателя, при этом снизив сопутствующие расходы, а производимые мощности повысив без вреда для машины. Стабилизация работы механизма, контролирование нагрузок и регуляция происходящих процессов – все это станет незаменимым помощником в решении проблем тяжелого пуска.

Устройство и схема плавного пуска асинхронного электродвигателя

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.