Принцип работы софтстартера — устройства плавного пуска
При прямом пуске электродвигателя происходит резкое падение напряжения в электросети, рост пусковых токов на статорных обмотках до критических значений (в 6-8 раз выше номинала) и существенное увеличение крутящего момента. Устройство плавного пуска используется для управления этими параметрами. В момент разгона электродвигателя устройство плавного пуска поднимает питающее напряжение до начального (на 40-60% меньше номинального), затем постепенно увеличивает его до номинала. С ростом напряжения снижается пусковой ток и скорость его нарастания, как следствие, увеличивается время пуска электродвигателя. Для ограничения напряжения применяются силовые ключи — тиристоры.
схема УПП с внешним байпассом
После того, как напряжение на двигателе достигает номинального значения и процесс разгона завершается, устройство плавного пуска выводится из цепи с помощью байпасного контактора (шунтирование). Через УПП перестает проходить ток, и устройство охлаждается. Некоторые софтстартеры имеют встроенное шунтирование. Это позволяет уменьшить размеры и вес пускателя, поскольку отпадает необходимость в габаритном радиаторе охлаждения.
При торможении двигателя устройство плавного пуска подает постоянный ток на обмотки статора. Эта функция необходима при управлении электроприводом с активной нагрузкой (подъемники, лифты, наклонные конвейеры).
Плавное регулирование входящего напряжения и пускового момента электродвигателя позволяет снизить пусковую нагрузку на привод, уменьшить износ его механических частей, обеспечить защиту оборудования от перегрузок и перегрева.
Классификация УПП
Сегодня плавный пуск оборудования осуществляется с помощью трех типов устройств:
- УПП с одной управляемой фазой (адаптированы для маломощных двигателей);
- УПП с двумя управляемыми фазами (третья фаза подключается к сети напрямую);
- УПП со всеми управляемыми фазами.
Одно- и двух-фазные софт-стартеры меньше по размеру и дешевле. Подобные УПП рекомендуется использовать только при невысокой частоте пусков.
По способу управления пускатели подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства построены на базе микропроцессоров. Такие УПП обладают более широкой функциональностью и гибкостью управления электродвигателем, удобством в настройке и работе. Аналоговый плавный пуск имеет ограниченные возможности и сравнительно невысокую точность обработки сигналов, при этом отличается надежностью и быстродействием.
Параметры выбора УПП
При выборе устройства плавного пуска необходимо ориентироваться, прежде всего, на характер нагрузки. Существует 3 типа нагрузки: нормальная, тяжелая и очень тяжелая.
При нормальном режиме работе величина пускового тока может быть до 3 раз выше номинала. Типичные примеры легкого пуска: центробежные насосы, центробежные компрессоры и вентиляторы, элеваторы, прессы, эскалаторы, пилорамы и циркулярные пилы. В этих случаях устройство плавного пуска должно иметь ту же мощность, что и электродвигатель.
При тяжелой нагрузке пусковой ток может превышать номинал до 4,5 раз, при очень тяжелой – более чем в 6 раз. Примеры тяжелого и очень тяжелого пуска: поршневые компрессоры, лебедки, мельничные дробилки, вертикальные конвейеры, центрифуги, ленточные пилы. Подобное оборудование требует установки софт-стартера на один типоразмер больше электродвигателя (с запасом по мощности).
Также при выборе плавного пускателя нужно обращать внимание на следующие параметры:
- Частота пусков. Софт-стартер ограничивает максимальное количество пусков в час;
- Количество фаз регулирования (двухфазные и трехфазные устройства плавного пуска);
- Величина питающего напряжения;
- Функциональность. Пускатель может выполнять ряд дополнительных функций: защита двигателя от перегрузок, самозащита УПП, возможность динамического торможения, шунтирование. При параллельном подключении нескольких электродвигателей с синхронным пуском обязательно наличие байпасного контактора для шунтирования тиристоров;
- Условия эксплуатации софт-стартера (температура окружающей среды, относительная влажность, высота над уровнем моря и проч.).
По теме
Когда не нужен плавный пуск
Основная задача устройств плавного пуска – решение проблемы чрезмерных пусковых токов, уменьшение электрических и механических перегрузок привода. Но всегда ли нужны подобные устройства?
Мы расскажем о некоторых проблемах, которые могут возникать при использовании УПП (софтстартеров) для запуска асинхронных двигателей. Начнем с очевидного — экономической целесообразности.
Цена
В настоящее время для плавного пуска применяют два вида электронных устройств – УПП и преобразователи частоты. Они имеют много преимуществ перед пуском через контактор, но есть и существенный недостаток – цена. Исходя из ограничения стоимости системы, выбор того или иного способа запуска двигателя должен быть оправдан не только технически, но и экономически.
Применение устройств плавного пуска целесообразно в системах с высокой инерционностью механической части привода (вентиляторы, центрифуги). Однако в некоторых случаях в целях экономии можно применять прямой пуск через контактор либо использовать схему «Звезда-Треугольник». Вместе с тем электроника с каждым годом становится дешевле и функциональнее, что позволяет широко применять софтстартеры и частотные преобразователи там, где раньше это было экономически невыгодно.
Снижение момента при пуске
Как известно, момент на валу пропорционален квадрату напряжения питания электродвигателя. Именно пониженным механическим моментом на валу объясняется то, что он раскручивается плавно. Но всегда ли это является преимуществом?
Дело в том, что в некоторых технологических процессах время пуска должно быть минимальным. Например, это касается мельниц и дробилок, где запуск должен происходить рывком, особенно, когда невозможно начать работу на холостом ходу.
При применении устройств плавного пуска в насосных станциях также могут возникнуть неприятные моменты, прежде всего при запуске незаполненной гидросистемы, когда возможно крайне медленное и неполное ее заполнение. Это может привести к образованию воздушных карманов и заиливанию системы.
Однако даже в этих случаях применение УПП целесообразно, если провести правильную его настройку, создать правильную электрическую схему с нужными блокировками и защитами, проинструктировать технологический персонал.
Например, в случае с дробилкой можно получить все преимущества использования устройства плавного пуска, если предусмотреть в технологическом процессе полное опорожнение дробилки перед её выключением. Кроме того, нужно задать минимально допустимое время разгона, а начальное напряжение установить максимально возможным (до 50%). Пуск в обход УПП (через контактор) можно оставить, но использовать только как аварийный режим.
Перегрев
Применение плавного запуска также может быть ограничено из-за возможного перегрева УПП и двигателя. Асинхронный электродвигатель крайне чувствителен к изменению значения питающего напряжения. Производители ограничивают работу двигателя по времени при отклонении напряжения более чем на 5%. Если софтстартер настроен на значительное время запуска, то при каждом плавном пуске электрические части привода нагреваются. В случае если двигатель часто запускается и выключается, возможна ситуация, когда нагрев УПП и/или двигателя будет критичным. Перегрев можно рассматривать как резкое понижение КПД системы и потери электроэнергии.
В этом смысле предпочтительно использование преобразователей частоты – в их принцип работы заложено не только изменение напряжения, но и управление частотой питающего напряжения при пуске.
Если частые пуски и длительное время разгона обусловлены технологическим процессом, данный недостаток УПП можно легко обойти на этапе проектирования. Для этого нужно заложить более мощное устройство плавного пуска и двигатель, а также предусмотреть дополнительное охлаждение.
Помеха и реактивная составляющая
При использовании любого электронного силового устройства создается помеха той или иной интенсивности, которая «уходит» в электросеть и в электромагнитное поле. В результате увеличивается реактивная составляющая и гармоническая нагрузка на питающую сеть.
Поскольку в устройстве плавного пуска происходит обрезание исходной синусоиды с частотой 50 Гц, помеха оказывается более мощной, чем в частотном преобразователе, где частота помехи обусловлена несущей частотой ШИМ.
При пуске мощных двигателей через полупроводниковые устройства создаваемые помехи могут негативно влиять на слаботочные системы (контроллеры, сети передачи данных). Это нужно учитывать при проектировании оборудования в целом.
Для уменьшения помех, выделяемых в сеть, необходимо устанавливать сетевые дроссели и фильтры радиопомех. Кроме того, современные контроллеры успешно работают в сложной помеховой обстановке. Уровень помех уменьшается схемотехнически, производится коррекция ошибок аппаратными и программными методами.
Также для максимальной защиты от помех производители рекомендуют устанавливать на выходе софстартеров и преобразователей частоты моторные дроссели, а питающий кабель экранировать и заземлять.
Работа механики на резонансных частотах
При плавном разгоне механической части привода возможны ситуации, когда система некоторое время работает на резонансных частотах. Это может привести к разрушению подшипников, редуктора и прочих механизмов. Чтобы уменьшить негативное влияние резонансных частот, необходимо прежде всего тщательно центрировать вращающиеся механизмы.
Отметим также, что ударные нагрузки при прямом пуске оказывают гораздо более серьезное влияние, чем кратковременная работа механизмов на резонансных частотах.
Вывод
Недостатки применения устройств плавного пуска проявляются прежде всего там, где произведена их неправильная настройка. В большинстве случаев плюсов применения функции плавного пуска гораздо больше, чем минусов.
Принцип работы устройства плавного пуска
Основной проблемой пуска асинхронных электродвигателей является пусковые токи. Это связано с тем, что момент силы, который развивает электродвигатель пропорционален квадрату напряжения приложенного к нему. Так как ротор является механическим устройством с весом в 25-30% от общего веса электродвигателя, то для того чтобы дать первичный импульс требуется обеспечить большой момент силы.
При пуске электродвигателя в низко или средне нагруженной системе пусковые токи в 5-7 раз превосходят номинальные. При ограниченной мощности питающей сети повышение потребляемого тока приводит к существенному падению напряжения. В случае частых пусков или когда одновременно работает несколько электродвигателей это приводит к падению коэффициента мощности, т.е. появлению реактивной мощности.
На объектах с большой реактивной мощностью, помимо большого потребления электроэнергии устройствами присутствует повышенный износ оборудования в следствии его работы в анормальном режиме.
Резкий пуск двигателя может негативно сказывается на общей нагрузке на систему. Например, прямой пуск электродвигателя насоса большой мощности может приводить к повышенной нагрузке на трубопровод, а так же приводить к гидроударам. В конвейерах — к повреждению или сходу транспортируемой продукции.
Самое простое решение в борьбе с пусковыми токами это использование устройств плавного пуска.
Устройства плавного пуска бывают двух видов — механические и электрические.
Механические устройства плавного пуска представляют из себя различные устройства типа тормозных колодок, противовесов или различных блокираторов. Они применяются для механического ограничения момента двигателя.
Электрические устройства плавного пуска — это электрические приборы, которые путем модуляции входного напряжения электродвигателя позволяют производить его плавный разгон. При этом значения потребляемого тока и напряжения остаются в пределах номинальных значений.
Модуляция бывает амплитудной и фазовой. Фазовая модуляция является более совершенной технологией и используется в современных УПП, например, в Altistart 22.
Принцип работы
Устройство плавного пуска устанавливается перед управляемым электродвигателем. При нажатии кнопки пуск на устройстве плавного пуска, оно с помощью тиристорных коммуникаторов (полупроводниковых сверхскоростных задвижек) начинает формировать выходное напряжения с модифицированной синусоидой, согласно заданной программы. Скорость вращения электродвигателя прямо пропорциональна частоте питающего напряжения, соответственно управляя частотой питающей сети можно управлять частотой оборотов асинхронного электродвигателя.
В связи с тем, что при управлении электродвигателями большой мощности силовым микросхемам УПП приходится иметь дело с большими токами, это приводит к их сильному нагреву и повышенному износу оборудования. В современных устройствах плавного пуска для решения этой проблемы используются байпассные схемы. Суть их заключается в том, что параллельно с силовыми микросхемами в устройствах плавного пуска устанавливаются обычный контактор. При пуске и останове устройство плавного пуска запитывает электродвигатель через микросхему при этом модулируя выходное напряжение, а при выводе на номинальные обороты отключает микросхемы и питание осуществляется через контактор. Тем самым существенно увеличивая их ресурс.
Принцип действия устройств плавного пуска
Основной проблемой асинхронных электродвигателей является невозможность согласования крутящего момента двигателя с моментом нагрузки, как во время пуска, так и во время работы, а также высокий пусковой ток. Во время пуска крутящий момент за доли секунды часто достигает 150-200% (см. Рисунок), что может привести к выходу из строя кинематической цепи привода. В то же самое время стартовый ток может быть в 6-8 раз больше номинального, порождая проблемы со стабильностью питания (см. Рисунок).
Принцип действия устройств плавного пуска основан на том, что механический момент, развиваемый электродвигателем пропорционален квадрату приложенного к нему напряжения. Повышая напряжение от начального пониженного уровня (опорного напряжения) до максимального возможно плавно запустить и разогнать электродвигатель до его номинальных оборотов. Традиционные устройства плавного пуска используют амплитудные методы управления и поэтому справляются с запуском оборудования в холостом или слабо нагруженном режиме. В отличие от них устройства контроллеры ЭнерджиСейвер используют фазовые методы управления и потому способны запускать электроприводы, характеризующиеся тяжелыми и очень тяжелыми пусковыми режимами «номинал в номинал». Устройства контроллеры ЭнерджиСейвер позволяют производить запуски чаще, чем традиционные УПП , а так же имеют встроенный режим энергосбережения и коррекции коэффициента мощности.
Дополнительную информацию Вы сможете найти по ссылкам:
Если у Вас имеются сомнения как выбрать устройство плавного пуска, какую модель, свяжитесь с нами одним из указанных на данной странице способов.
Если у Вас имеются специальные требования, мы готовы проанализировать заполненный Вами опросный лист на низковольтные УПП или опросный лист на высоковольтные УПП и порекомендовать необходимое оборудование.
Система
менеджмента качества
сертифицирована по
ISO 9001:2008
Перейдите в разделы, приведенные ниже, выберите необходимое оборудование и положите его в корзину. — Преобразователи частоты
— Оборудование для плавного пуска
- ИЗДЕЛИЯ
- преобразователи частоты (частотные преобразователи, частотники)
- принцип действия
- структура частотников
- выбор преобразователя частоты
- пример применения преобразователей частоты с насосами
- пример применения станции управления насосами
- подбор преобразователя частоты
- устройства плавного пуска (УПП, плавные пускатели, мягкие пускатели, устройства мягкого пуска, софтстартеры)
- принцип действия
- плавный пуск насосов
- принцип действия
- области применения
- реализованные проекты
- отзывы
- примеры применения
xsl( Core_Entity::factory(‘Xsl’)->getByName(‘СписокНовостейНаГлавной’) ) ->groupsMode(‘none’) ->itemsForbiddenTags(array(‘text’)) ->group(FALSE) ->limit(2) ->show(); ?>—>
19 февраля 2020 г.
15 января 2020 г.для преобразователей частоты серий ES022, ES024, ES025 и ES026
- преобразователи частоты (частотные преобразователи, частотники)