Мягкий запуск асинхронных двигателей

Для чего нужен плавный пуск асинхронного двигателя

Сейчас асинхронные двигатели распространены повсеместно по причине своей низкой стоимости, простой конструкции и высокой надежности. Асинхронные двигатели были лучше двигателей на постоянном токе практически во всем кроме тех моментов, где требовалось плавное регулирование частоты вращения.

Устройство плавного пуска ( УПП ) как раз и создано, чтобы убрать недостатки асинхронных двигателей. В этой статье я расскажу вам об УПП подробнее.

Зачем нужно ограничивать пусковые токи

Как известно во время запуска мотора в первые мгновения создается значительный пусковой импульс, который необходим для преодоления нагрузочного момента на валу.

И для того, чтобы сформировать этот импульс, двигателю необходимо довольно большое количество электроэнергии, которую он берет из подключенной сети.

И здесь рождается первая проблема, а именно просадка напряжения, которая негативно может сказаться на нагрузку, подключенную к этой же сети.

Например, сильная просадка по напряжению может спровоцировать увеличение потребления тока подключенных двигателей, что еще больше просадит напряжение и может привести к полной остановке вращающихся механизмов.

Следующим негативным фактором являются значительные пусковые токи, которые при протекании по обмоткам ротора выделяют огромное количество тепловой энергии, что может привести к повреждению изоляции и вследствие этого выхода из строя изделия.

Третьим негативным фактором является вероятность механического повреждения в результате резкого рывка.

Вот для того, чтобы ликвидировать эти негативные факторы, и нужно ограничивать пусковые токи, реализовать так называемый плавный пуск.

Какие способы ограничения пусковых токов существуют

Итак, для того, чтобы плавно запустить асинхронный двигатель и минимизировать бросок тока есть два варианта:

1. В обмотке статора уменьшают ток. Для этого обмотку разделяют на три отдельные катушки и соединяют по системе звезда. При этом свободные концы выводят на коллекторы (контактные кольца), которые зафиксированы на хвостовике вала.

Далее к коллектору подключают реостат, сопротивление которого в первый момент пуска имеет максимальное значение. По мере того как сопротивление реостата снижается ток на роторе увеличивается, а это значит что двигатель начинает раскручиваться.

Такие установки называются двигателями с фазным ротором и активно применяются в кранах, троллейбусах и трамваях.

2. Путем уменьшения напряжения и тока, которые передаются на статор. Такой вариант реализуется так:

— С помощью автотрансформаторов и реостатов.

— Специальными схемами на базе тиристоров или же симисторов. Именно такие ключевые схемы получили название Устройства плавного пуска, ( УПП ) которые так же называют софт-стартерами.

Примечание. Частотные преобразователи тоже позволяют реализовать плавный пуск двигателя, вот только такие регуляторы компенсируют резкий скачок крутящего момента, пусковые токи же остаются такими же высокими.

График изменения напряжения при различных вариантах переключения выглядит следующим образом:

А изменение тока и крутящего момента при этом будет выглядеть так:

Читайте также:  Увеличение оборотов 406 двигатель

Заключение

Как видно плавный пуск асинхронного двигателя имеет явные плюсы за исключением одного, такое усложнение схемы ведет к его удорожанию.

Поэтому прежде чем приступать к реализации плавного пуска следует просчитать, а будет ли выгоден такой «апгрейд» или лучше использовать двигатель на постоянном токе, который позволяет плавно регулировать обороты без значительных финансовых вливаний.

Источник

Мягкий пускатель – устройство и применение

Soft Starter Toshiba TMC7 – пример мягкого пускателя

При словах “мягкий пускатель” у человека, далёкого от электроники, возникает ассоциация – что-то мягкое, набитое поролоном или ватой.

Но давайте серьезно рассмотрим это замечательное устройство, выясним, что у него внутри и с какой стороны к нему подходить.

Мягкий пускатель – что это такое?

Понятие “мягкий” относится не к самому пускателю, а к пуску двигателя, который подключается через такой пускатель.

Имеется ввиду, как правило, асинхронный электрический двигатель с короткозамкнутым ротором. Это самый распространенный тип двигателей. По моим наблюдениям, в 95% случаев в промышленном оборудовании применяются именно асинхронные двигатели.

Я уже писал в статье про подключение электродвигателей, что двигателя можно подключать различными способами – прямой подачей напряжения через контактор, через твердотельное реле, через схему “звезда-треугольник”, через частотный преобразователь. По приведенным ссылкам рекомендую перейти, если эта тема интересует, там много интересного.

Так вот, если контактор и твердотельное реле включают двигатель “жёстко” (БАХ! – и поехали), то мягкий пускатель позволяет сделать мягкий, плавный старт двигателя. Поэтому его ещё называют плавным пускателем, устройством плавного пуска (УПП) или soft starter – софтстартер.

При использовании контактора время разгона, конечно, не равно нулю – ведь двигатель не может мгновенно набрать скорость. И «плавность» в этом случае достигается за счет скольжения и потерь на питающей линии и в двигателе.

Причём, пускатель на то и пускатель, что он полностью обеспечивает все потребности двигателя в пуске, останове и защите.

Ещё раз призываю не путать контактор и пускатель, вот моя статья, в которой я подробно объяснил различия.

Где используются мягкие пускатели

Мягкие пускатели целесообразно применять там, где существует большая нагрузка на валу в момент включения двигателя. Как следствие – большие пусковые токи.

Кроме того, иногда очень важно обеспечить не только плавный пуск, но и плавный останов. Например, при питании тех же конвейеров, чтобы предметы не попадали или не сместились. Либо в насосном оборудовании, для предотвращения гидроудара при выключении.

Мягкий пуск электродвигателя при помощи мягких пускателей и преобразователей частоты успешно решает все эти проблемы, а также даёт другие преимущества, предоставляя полную свободу в управлении двигателем.

Пару десятков лет назад, до развития электронных устройств пуска, при необходимости управления приводом применялись двигатели постоянного тока, управлять которыми проще. Однако, и стоят они дороже асинхронных.

Выбор софтстартера

При выборе мягкого пускателя вполне логично руководствоваться прежде всего мощностью подключаемого электромотора.

Однако, если мотор имеет тяжелые условия пуска, а также при частом включении/выключении, необходим запас по мощности.

Дело в том, что мягкий пускатель устроен так, что не может долго тянуть двигатель на напряжении ниже номинального. Поскольку для этого применяются тиристоры, а они греются. И им нужно время, чтобы остыть и подготовиться “морально” для очередного пуска или останова. Во время нормальной работы, когда двигатель работает на номинале, тиристоры полностью открыты, напряжение на них стремится к нулю, и они практически не греются.

Читайте также:  Почему стартер плохо крутит двигатель на ваз

В мощных софтстартерах, чтобы не напрягать тиристоры после выхода двигателя на номинал, используют шунтирующий контактор (байпас), который может быть как встроенным, так и внешним.

Основные параметры

1. Время разгона (передняя рампа). Название говорит за себя. Чем меньше время разгона, тем труднее двигателю, и тем меньше смысла использовать мягкий пускатель. Обычное время разгона – 10…20 сек. Чем больше это время, тем труднее мягкому пускателю – тиристоры не могут работать в таком режиме длительное время, греются. Другое название параметра – наклон характеристики разгона.

2. Время торможения (замедления), задняя рампа. То же самое, но напряжение плавно понижается. Другое название – наклон характеристики торможения.

3. Начальное напряжение. Если это значение выставить малым, то двигатель будет плавно набирать обороты. Если очень малым – может вообще не тронуться. Оптимально – выставить такой минимальный уровень, при котором мотор гарантированно начнет вращаться при включении.

4. Ограничения тока. Тут принцип такой же, как и у теплового реле, которое защищает двигатель от перегрузки. Только реле не может долго терпеть, и отключает цепь пуска, а софт стартер ограничивает ток двигателя на установленном уровне. Например, при разгоне ток некоторое время может составлять 120-140% от номинала, это нормально. Ток будет сохраняться на уровне ограничения, затем напряжение продолжит увеличиваться до номинала.

5. Номинальный ток. Этот параметр используется для защиты двигателя в процессе работы, и аналогичен работе теплового реле – отключает двигатель, если ток превысил уставку.

Схема включения

Схемы включения софт стартеров могут отличаться для разных моделей, но смысл один.

Выделю основные тезисы.

1. Три фазы на входе, три фазы – на выходе.

2. Система управления пуском/стопом – двухпроводная (переключатель) либо трехпроводная (две кнопки, Пуск и Стоп):

Схема управления мягкого пускателя

3. Внутреннее реле аварии, которое говорит о ошибке (например, перегрев или перегрузка) и размыкает соответствующую контрольную цепь.

Схема включения мягкого пускателя

Подробнее про схемы включения и пример реального применения мягких пускателей – в этой статье.

Настройка параметров

Рассмотрим подробно для примера переднюю панель Софтстартера Toshiba TMC7, внешний вид которого показан в самом начале этой статьи.

Мягкий пускатель (SoftStarter) Toshiba TMC7 – передняя панель

Reset – сброс ошибок.

Trip codes – коды ошибок, которые индицируются в определенном количестве миганий светодиода Ready.

Вот количество миганий и соответствующая ошибка:

  1. Проблема с силовой частью
  2. Превышено время старта
  3. Перегрузка двигателя
  4. Перегрев двигателя
  5. Дисбаланс по фазам
  6. Частота на входе вышла за пределы 40…72 Гц
  7. Ошибка чередования фаз
  8. Ошибка связи (в случае применения дополнительного модуля)

Current Ramp – Нарастание тока при запуске, в процентах и в секундах.

Motor FLC – ток двигателя, в процентах от номинала мягкого пускателя. Параметр защиты двигателя.

Current limit – ограничение тока во время старта

Soft Stop – время мягкого останова. 0 – выбег двигателя (отключение питания, вращение по инерции)

Motor Trip Class – Класс термозащиты двигателя. Чем выше значение, тем медленнее сработает тепловая защита двигателя при перегрузке

Читайте также:  Возможно ли поставить двигатель с японского

AUX relay, Phase rotatoin – функция внутреннего реле, защита от смены фаз от неправильного вращения

Excess Start Time – Превышение времени старта. Двигатель за данное время не смог развить номинальную скорость. Требуется увеличить уровень ограничения тока.

По контактам управления.

С1, С2 – клеммы подключения термистора двигателя. Если термистора нет, устанавливается перемычка.

R33…R44 – выходы функциональных реле

02, 01 – подключение кнопок управления

А2, А1, А3 – выходы для питания цепей управления и контрольных цепей схемы софт стартера.

Защита софтстартера

Поскольку Soft Starter – это электронное силовое устройство, то для его защиты по входу требуются быстродействующие предохранители. На крайний случай – быстродействующие защитные автоматы с характеристикой В. Я об этом много распространяюсь в статье про твердотельные реле, даю ссылку ещё раз.

С другой стороны (по выходу Мягкого пускателя) надо защитить пускатель и двигатель от длительного перегруза. Это определяется классом срабатывания защиты. Класс срабатывания защиты определяет время пуска при заданном токе двигателя до того, как сработает защита. Существует несколько классов защиты – 10, 20, 30. Чем больше класс, тем большая инерция у системы защиты.

Пояснения – на графике:

Гpафики сpабатывания электpонной системы защиты от пеpегpузки

Ещё важно – устройство плавного пуска часто имеет одну фазу, которая напрямую передается со входа на выход. Особенно это относится к маломощным моделям. Поэтому – не удивляйтесь, если при выключенном двигателе “долбанёт”.

Устройство

Небольшой бонус – фотографии разобранного мягкого пускателя Toshiba TMC7 на 45 кВт.

Сделано для Австралийского филиала Toshiba в Новой Зеландии в 2007 году…

SoftStarter – плата управления

SoftStarter – плата управления с силовыми контактами

SoftStarter-front, передняя панель

Ещё бонус – видео про мягкий пускатель (УПП)

На сегодня всё, задавайте вопросы в комментариях!

Источник

Устройство плавного пуска для асинхронного двигателя

Асинхронные электрические машины с короткозамкнутым ротором имеют достаточно низкую стоимость, оптимальное соотношение “мощность-масса”. Их также отличает простота обслуживания и ремонта, надежность. Один из основных недостатков двигателей этой конструкции – увеличение тока в 5-10 раз при пуске. При этом величина напряжения в сети уменьшается. Для устранения нежелательных явлений применяют различные устройства и схемы подключения электродвигателей.

Необходимость плавного запуска

При плавном запуске асинхронного двигателя возможно снизить недостатки таких электрических машин и обеспечить:

  • Снижение затрат на ремонт. Пусковые токи вызывают перегрев обмотки, что существенно снижает эксплуатационный ресурс машин.
  • Отсутствие рывков. Резкий старт двигателя приводит к увеличению износа шестеренчатых передаточных механизмов, гидроударам в сети подачи жидкости, другим нежелательным последствиям.
  • Снижение потребляемой электроэнергии. Прямой пуск вызывает дополнительные энергозатраты. Кроме того, просадки напряжения в условиях ограниченной мощности сети отрицательно влияют на все подключенные устройства.
  • Уменьшение расходов на оборудование коммутации. Электротехнические устройства для асинхронного привода выбирают с большим запасом мощности. Плавный пуск позволяет подключать более дешевые аппараты коммутации и защиты.

Плавный старт и разгон существенно расширяет сферы применения асинхронных электродвигателей.

Способы пуска асинхронных электродвигателей

Для запуска асинхронных двигателей используется разные методы. На практике наибольшее распространение получили следующие способы:

Источник

Adblock
detector