Мек стартер: цел и принцип на работа

Ефективно използване на устройствата плавен старт(UPP) е възможно само ако рейтингът на типа е правилно избран. Основните критерии за избор обикновено са типът натоварване на двигателя, честотата на стартиране, както и данните от табелката.

Стартовите характеристики на устройствата могат да се различават значително една от друга и техните стойности зависят от обхвата на решаваните задачи. Ето защо при избора на софтстартер за асинхронни двигатели е толкова важно да се вземе предвид обхватът на бъдещото му приложение.

Началните характеристики могат грубо да се разделят на три категории.

Режими на работа на мекия стартер

Нормалният режим е ограничен от стойността на стартовите токове на ниво 3,5 x Inom, с време за стартиране от 10 до 20 секунди.

Тежкият режим се характеризира с товари с малко по-висок инерционен момент. Стартовите токове са ограничени до 4,5 x I nom, а времето за ускорение е 30 секунди.

Много тежкият режим предполага много големи инерционни моменти. Пусковите токове достигат ниво 5.5 x I nom, а времето за ускорение може значително да надхвърли 30 секунди.

Видове SCP

СхемаРаботата на мекия стартер може да бъде един от четири вида:

1. Пускови регулатори на въртящия моментуправлява само една фаза на трифазен асинхронен двигател. Въпреки че този тип управление е в състояние да контролира плавен старт, не осигурява намаляване на стартовите токове.

Всъщност, когато се използват регулатори на въртящия момент при стартиране, токът върху намотките на двигателя е приблизително равен на тока, който се получава при директно стартиране. В същото време този ток протича през намотките по-дълго, отколкото в случай на директно стартиране, така че двигателят може да прегрее.

Устройства от този тип не могат да се използват за задвижвания, които трябва да намалят пусковите токове. Те не могат да осигурят стартиране на механизми с висока инерция (поради опасност от прегряване на двигателя), както и чести стартирания / спирания на задвижването.

2. Регулатори на напрежение без обратен сигналможе да работи само според твърдо кодирана потребителска програма. Няма обратна връзка от двигателя, така че те не могат да променят скоростта на двигателя, регулирайки го към променящо се натоварване. Иначе отговарят на всички изисквания, които се отнасят за софтстартерите и могат да контролират всички фази на двигателя. Това са може би най-популярните меки стартери.

Таблица 1 Режим на работа в зависимост от приложението

Схемастартирането на двигателя се определя чрез предварително задаване на стартовото напрежение, както и времето, необходимо за стартиране. Много устройства от този тип също могат да ограничат количеството на пусковия ток - това се постига чрез намаляване на напрежението при стартиране. Разбира се, такива регулатори също могат да контролират забавянето на механизма, извършвайки плавно и продължително спиране.

Двуфазните регулатори могат да намалят напрежението в три фази, но токът е небалансиран.

3. Регулатори на напрежение със сигнал обратна връзка са подобрени версии на устройствата, описани по-горе. Те са в състояние да четат текущата стойност и да регулират напрежението, така че токът да не надхвърля дефинираните от потребителя граници. Също така получените данни се използват за работа на различни защити (срещу фазов дисбаланс, претоварване и др.).

Такива софтстартер за асинхронни двигателимогат да бъдат групирани с други подобни устройства в една система за управление на двигателя.

4. Токови контролери с обратен сигнал. Тези са най-модерните меки стартери. Схемаработата се основава на регулиране на силата на тока, а не на напрежението, както при предишните модели. Това осигурява по-добра точност на управление, по-лесно програмиране и по-бърза настройка на устройството - в крайна сметка повечето от параметрите тук се определят автоматично, без необходимост от ръчно въвеждане.

Старт при понижено напрежение

В момента на такъв старт токът, протичащ през двигателя, е равен на тока при заклещен ротор. По това време двигателят се ускорява и моментът в даден момент става по-висок от номиналната стойност, след което идва до номиналната стойност. Естеството на промяната в тока и въртящия момент зависи от дизайна и модела на всеки отделен двигател.

Трябва да се отбележи, че процесът на стартиране на двигатели от различни модели, но с еднакви характеристики, може да бъде много различен. Стартовият ток може да бъде в рамките на 500%-700% от номиналния, а въртящият момент може да бъде от 70% до 230%!

Такива характеристики са сериозна пречка за работата на този вид. софтстартери за асинхронни двигатели. Ето защо, ако вашата задача е да получите висок стартов момент с минимален стартов ток, трябва да изберете подходящите двигатели.

Стартовият момент на двигателя има квадратична зависимост от силата на тока, както вече беше показано.

Трябва да се помни, че намаляването на тока трябва да бъде ограничено: ако началният въртящ момент стане по-малък от въртящия момент на товара, ускорението ще спре и двигателят няма да достигне номиналната скорост.

Стартери Delta/Wye

Въпреки че стартерите от този тип са най-често срещаният тип меки стартери, схематриъгълник / звезда не ви позволява да работите при големи натоварвания.

Първо, при стартиране двигателят е свързан "в звезда", а въртящият момент и стойността на тока са равни на една трета от номиналната стойност. В края на определения интервал устройството се изключва и се включва отново, но вече според схемата "триъгълник".

Стартирането ще бъде ефективно, ако по време на звездообразното ускорение двигателят може да развие въртящия момент, необходим за набиране на достатъчна скорост за превключване към делта. Ако това се случи при скорост, много по-ниска от номиналната, тогава токът при такъв старт няма да се различава значително от тока на директен старт, което означава, че използването на устройството е безсмислено.

В допълнение към експлозивните скокове на тока и въртящия момент, други сложни преходни процеси възникват в момента, в който двигателят превключи на триъгълник. Тяхната амплитуда зависи от амплитудата и фазата на напрежението, което се създава от двигателя при превключване.

В най-лошия случай напрежението може да е същото като в мрежата, но да е в противофаза. Тогава токът ще надвиши номиналния два пъти, а моментът, съгласно горната формула, четири пъти.

Стартери с автотрансформатор

При проектирането на такива стартери се използва автотрансформатор за намаляване на напрежението, подавано към двигателя. За стъпаловидно регулиране на пусковия ток и въртящия момент се използват специални кранове. Пълната скорост на въртене на вала на двигателя се постига до момента на преминаване към номиналното напрежение, а токовите удари са сведени до минимум. В същото време, поради поетапния характер на регулирането, е невъзможно да се постигнат високи нива на точност.

Стартер с автотрансформатор, за разлика от предишния (делта / звезда), се характеризира със затворени преходни процеси. Това означава, че няма твърди преходни процеси в кривите на въртящия момент и тока по време на ускорението на двигателя.

Поради падането на напрежението в автотрансформатора, въртящият момент намалява при всяка скорост на двигателя. При високо инерционно натоварване на задвижването, времето за стартиране може да надхвърли допустимите (безопасни) граници, а при променливо натоварване поведението на системата става неоптимално.

Стартерите с автотрансформатор обикновено се използват при честота на стартиране до 3 бр / час. , предназначени за по-чести стартирания или за по-силно натоварване, са по-големи и много по-скъпи.

Стартери с вградени резистори в статорната верига

Такива стартери използват течни или метални резистори за намаляване на напрежението, приложено към статора. С правилния избор на резистори такива устройства осигуряват добро намаляване на въртящия момент и стартовия ток на двигателя.

Точният избор на резистори трябва да се направи на етапа на проектиране, като се вземат предвид всички параметри на двигателя, неговите режими на работа и планираното натоварване. Такава информация обаче не винаги е налична и когато резисторите са избрани неточно, тогава качеството и надеждността на стартера остават ниски.

Особеността на такава схема е, че съпротивлението на резисторите се променя по време на работа поради тяхното нагряване. Поради опасност от прегряване стартерите с резистори не се използват за работа с високоинерционни машини и механизми.

Софтстартери за асинхронни двигатели

Устройствата за плавно пускане (тиристорни плавни пускатели) са най-модерните технически електронни устройства, използвани за плавен старт/стоп на електродвигатели. Принципът на работа е да се контролира входящото напрежение. Основната задача е да се контролира стартовият ток и въртящият момент, но модерни схеми на софт стартеримат много интерфейсни функции и също така позволяват цялостна защита на двигателя.

Основните функции на SCP:

Възможност за плавна и безстепенна промяна на напрежението и тока;

Възможност за управление на тока и въртящия момент чрез създаване на прости програми;

Плавно спиране с меко спиране в онези системи, където може да се изисква (конвейери, помпи и др.);

Осигуряване на чести стартирания и спирания без промяна на характеристиките на системата;

Оптимизиране на работните процеси дори в системи с променливо натоварване.

Използването на SCP ви позволява да:

Елиминирайте ударните токове в захранващата мрежа и АД при стартиране;

намаляване на пусковите токове в AD;

премахване на механичните ударни ефекти върху IM и задвижващия механизъм;

намаляване на топлинните ефекти върху кръвното налягане;

премахване на пренапрежението при спиране на кръвното налягане;

намаляване на времето за отстраняване на неизправности;

за повишаване на надеждността на работа и срока на експлоатация на ИМ.

Мекият стартер е тиристорен регулаторнапрежение (TRN)

В регулатора на напрежението два тиристора са свързани антипаралелно към всеки фазов проводник, единият от които работи условно в положителния полупериод на мрежовото напрежение, а другият в отрицателния полупериод. Регулирането на напрежението на изхода на регулатора се осъществява чрез промяна на времето за включване на всеки тиристор спрямо момента, в който токът трябва да премине от един от трите тиристора към друг (базова точка), чрез прилагане на управляващ импулс към тиристорът, който позволява да се промени времето на протичане на ток през тиристора по време на полупериодната мрежа на напрежението и напрежението на изхода му, подадено към товара, в този случай към двигателя. Това напрежение не е синусоидално и може да бъде представено като средно напрежение, което може да се промени чрез промяна на продължителността на тиристора по време на половин цикъл. Времето на включване на тиристора спрямо базовата точка се изразява в градуси и се нарича контролен ъгъл. Чрез промяна на ъгъла на регулиране на тиристорите е възможно да се получи необходимото напрежение за гладко стартиране на двигателя.

В края на процеса на стартиране тиристорите се прехвърлят в постоянно включен режим или могат да бъдат шунтирани чрез специален контактор. Използването на байпасен контактор позволява да се повиши ефективността на устройството, да се увеличи експлоатационният живот на тиристорите и да се елиминира влиянието на полупроводниковите елементи върху мрежата.

ЗАЩИТНИ ФУНКЦИИ

В допълнение към функциите за управление на режимите на стартиране и спиране, тиристорните преобразувателни устройства (TCD) са оборудвани с функции за защита на IM и защита на TCR от аварийни режими. Стандартните функции включват:

защита срещу късо съединение на изхода на TPU;

защита срещу блокиране на вала на двигателя при стартиране;

защита срещу токово претоварване в работен режим;

защита срещу неприемлив спад на напрежението на входа на TPU;

защита срещу неприемливо повишаване на напрежението на входа на TPU;

защита от прекъсване на фазата;

защита срещу невключване на байпасния контактор (ако има такъв);

защита от дисбаланс на входното напрежение;

защита срещу обратна последователност на фазите на входа;

термична защита на двигателя;

защита срещу повреда на силовия тиристор;

защита при загуба на управляемост на тиристора.

Термичната защита на двигателя изисква температурен датчик, вграден в намотката на двигателя, а системата за управление осигурява само наличието на съответната входна и обработваща система. При липса на такъв сензор се осъществява т. нар. индиректна термична защита, която се основава на един или друг термичен модел на двигателя, заложен в софтуера на микроконтролера от производителя.

В допълнение към разглежданите функции, някои производители включват сензори за изолационно съпротивление в TPU и възможност за изсушаване на намотката с постоянен или променлив ток.

Контролна система

Интерфейсната част на системата за управление по правило се състои от две части: интерфейс на оператора и интерфейс на оборудването.

Операторският интерфейс обикновено се изпълнява на базата на течнокристален дисплей (LCD) и клавиатура, разположени на предния панел на устройството. LCD и клавиатурата се използват за програмиране на устройството, като LCD показва информация за режимите на работа на устройството. Редица производители на евтини устройства ниска мощностреализира операторски интерфейс, базиран на LED индикация и микропревключватели (настройваеми джъмпери).

Интерфейсът на оборудването предполага развита система за въвеждане на управляващи сигнали и извеждане на сигнали за състоянието на устройството. По този начин командите за старт/стоп могат да бъдат получени под формата на нива на напрежение, унифицирани токови сигнали или сигнали за сух контакт. Най-новите модели устройства включват серийни комуникационни канали, базирани на RS-232, RS-432, CAN шини, чрез които може да се извършва както програмиране на устройството, така и задаване на старт/стоп команди и четене на информация за режима на работа. Общият брой входни, изходни сигнали може да достигне 15–20 канала.

Производители

В момента TPU се произвеждат от световни производители като ABB, Siemens, Emotron AB, Softtronic, Telemecanique, Ansaldo и редица други. Руските фирми също усвоиха производството на TPU. Повечето компании произвеждат TPU под формата на моноблок, в който се намира захранващият блок, системата за управление и спомагателните елементи. Трябва да се отбележи, че повечето чуждестранни устройства не включват байпасен контактор, а системата за управление осигурява само управляващи елементи за външен контактор.

Като пример домашен TPU TPU4K може да се задвижва с мощност от 55–160 kW. Изграден е по класическата схема, има вграден байпасен контактор и използва микроконтролер Atmel като ядро на системата за управление. Операторският интерфейс е комбиниран, включващ LCD, свързана клавиатура за време на въвеждане на параметри и множество потенциометри, които задават текущите настройки за различните режими на работа. TPU има следните защитни функции: срещу устойчиво късо съединение на изхода на TPU; от задръстване на вала на двигателя по време на стартиране; срещу претоварване по ток в работен режим; от отказ на фаза; от невключване на байпасния контактор; термична защита на двигателя.

Когато се задейства някаква защита, TPU разработва процедурата за спиране на двигателя в съответствие с алгоритъм, оптимизиран за определен тип задвижване. TPU е направен инвариантен по отношение на последователността на фазите на входа, следователно не се нуждае от защита срещу неправилно фазиране на захранващата мрежа. От сервизните функции трябва да се отбележи, че има изход, сигнализиращ безпроблемното завършване на процеса на стартиране.

Голямо разнообразие от стартови устройства от различни производители, с приблизително еднакви технически характеристики, ви кара да обърнете внимание на разходите, оперативните и "потребителските" характеристики.

Трябва да се отбележи, че продуктите на местните производители са значително по-евтини от чуждестранните. Освен това някои местни производители, за разлика от чуждестранните, включват в цената на устройството разходите за пускане в експлоатация, адаптиране на продукта към конкретно задвижване и оптимизиране на неговите характеристики по отношение на конкретен механизъм. Наличието на микроконтролер позволява на отделните местни производители бързо да адаптират алгоритми и параметри към изискванията на конкретен клиент и конкретен тип задвижване, докато представители на западни компании не предоставят такива услуги.

Примери за SCP:

1) Софтстартер SIRIUS 3RW40 с интегрирани функции:

Защита на двигателя в твърдо състояние и собствена защита от претоварване на устройството

Регулируемо ограничение на тока за плавен старт и стоп на трифазни асинхронни двигатели

Диапазон на номиналната мощност от 75 до 250 kW (при 400 V)

Области на употреба:

Вентилатори, помпи, строително оборудване, преси, ескалатори, климатични системи, транспортни системи, монтажни линии, компресори и

охладители, актуатори.

2) Софтстартерът PSS е универсална серия. Фирма ABB

3) Меки стартери и спирачки Altistart 48. Schneider Electric

Кой иска да се напряга, да харчи парите и времето си за преоборудване на устройства и механизми, които вече работят перфектно? Както показва практиката - много. Въпреки че не всеки в живота се сблъсква с промишлено оборудване, оборудвано с мощни електрически двигатели, те постоянно срещат, макар и не толкова ненаситни и мощни, електрически двигатели в ежедневието. Е, със сигурност всички са използвали асансьора.

Факт е, че практически всеки електродвигател, в момента на стартиране или спиране на ротора, изпитва огромни натоварвания. Колкото по-мощен е двигателят и оборудването, което задвижва, толкова по-големи са разходите за експлоатацията му.

Вероятно най-значителното натоварване, което пада върху двигателя по време на стартиране, е многократно, макар и краткотрайно, превишаване на номиналния работен ток на уреда. След няколко секунди работа, когато електродвигателят достигне номиналната си скорост, токът, консумиран от него, също ще се върне към нормалното си ниво. За осигуряване на необходимото захранване трябва да се увеличи капацитетът на електрическото оборудване и проводимите линиикоето вдига цените им.

При стартиране на мощен електродвигател, поради високата му консумация, настъпва "източване" на захранващото напрежение, което може да доведе до неизправност или повреда на оборудването, захранвано с него от същата линия. Освен това се намалява експлоатационният живот на захранващото оборудване.

В случай на аварийни ситуации, които са довели до изгаряне на двигателя или неговото силно прегряване, свойствата на трансформаторната стомана могат да се променяттолкова много, че след ремонт двигателят ще загуби до тридесет процента от мощността. При такива обстоятелства той вече не е подходящ за по-нататъшна работа и изисква подмяна, която също не е евтина.

За какво е плавен старт?

Изглежда, че всичко е правилно и оборудването е предназначено за това. Но винаги има едно „но“. В нашия случай има няколко:

в момента на стартиране на електродвигателя захранващият ток може да надвиши номиналния с четири и половина до пет пъти, което води до значително нагряване на намотките и това не е много добро;
стартирането на двигателя чрез директна връзка води до сътресения, които засягат предимно плътността на едни и същи намотки, увеличавайки триенето на проводниците по време на работа, ускорява разрушаването на тяхната изолация и с течение на времето може да доведе до късо съединение между завоите;
гореспоменатите трептения и вибрации се предават на целия задвижван агрегат. Никак не е здравословно, т.к може да причини повреда на движещите се части: системи предавки, задвижващи ремъци, транспортни ленти или просто си представете, че се возите в потрепващ асансьор. При помпите и вентилаторите това е рискът от деформация и разрушаване на турбини и лопатки;
не забравяйте за продуктите, които може да са на производствената линия. Те могат да паднат, да се раздробят или да се счупят поради такъв удар;
Е, и вероятно последната от точките, които заслужават внимание, е цената на експлоатацията на такова оборудване. Говорим не само за скъпи ремонти, свързани с чести критични натоварвания, но и за осезаемо количество неефективно изразходвана електроенергия.

Изглежда, че всички горепосочени трудности при работа са присъщи само на мощен и тромав индустриално оборудване, Обаче не е така. Всичко това може да се превърне в главоболие за всеки средностатистически лаик. На първо място, това се отнася за електрически инструменти.

Спецификата на използването на такива агрегати като електрически прободни триони, бормашини, шлифовъчни машини и други подобни включва многократни цикли на стартиране и спиране в относително кратък период от време. Този режим на работа в същата степен влияе върху тяхната издръжливост и консумация на енергия, както и на индустриалните им аналози. Не бива обаче да се забравя, че системите плавен старт не може да контролира оборотите на двигателяили да обърнат посоката им. Също така е невъзможно да се увеличи началният въртящ момент или да се намали токът под необходимия за стартиране на въртенето на ротора на двигателя.

Опции за системи за плавен старт на електродвигатели

Система звезда-триъгълник

Една от най-широко използваните системи за стартиране на промишлени асинхронни двигатели. Основното му предимство е простотата. Двигателят стартира при превключване на намотките на звездната система, след което, когато се зададе номиналната скорост, той автоматично превключва на превключване на триъгълник. Този вид начало ви позволява да постигнете ток с почти една трета по-нисъкотколкото при директен старт на електродвигателя.

Този метод обаче не е подходящ за механизми с малка ротационна инерция. Те включват например вентилатори и малки помпи поради малкия размер и тегло на техните турбини. По време на прехода от конфигурацията "звезда" към "делта" те рязко ще намалят скоростта или ще спрат напълно. В резултат на това, след превключване, електрическият двигател по същество се рестартира. Тоест, в крайна сметка не само ще постигнете спестявания на ресурса на двигателя, но най-вероятно ще получите преразход на електроенергия.

Електронен софтстартер на двигателя

Плавният старт на двигателя може да се извърши с помощта на триаци, включени в управляващата верига. Има три схеми за такова включване: еднофазни, двуфазни и трифазни. Всеки от тях се различава съответно по функционалност и крайна цена.

Тези схеми обикновено успеят да намалят стартов ток до две или три номинални. Освен това е възможно да се намали значителното нагряване, присъщо на гореспоменатата система звезда-триъгълник, което допринася за увеличаване на експлоатационния живот на електродвигателите. Поради факта, че стартирането на двигателя се контролира чрез намаляване на напрежението, ускорението на ротора се извършва плавно, а не рязко, както при други схеми.

Като цяло, няколко ключови задачи се възлагат на системите за плавен старт на двигателя:

основният - намаляване на стартовия ток до три или четири номинални;
намаляване на захранващото напрежение на двигателя, при наличие на подходящи мощности и окабеляване;
подобряване на стартовите и спирачните параметри;
аварийна защита на мрежата срещу токови претоварвания.

Монофазна стартова верига

Тази схема е предназначена за стартиране на електрически двигатели с мощност не повече от единадесет киловата. Тази опция се използва, ако е необходимо да се смекчи ударът при стартиране, а спирането, мекият старт и намаляването на стартовия ток нямат значение. Преди всичко поради невъзможността последните да бъдат организирани в такава схема. Но поради по-евтиното производство на полупроводници, включително триаци, те са преустановени и рядко се срещат;

Двуфазна стартова верига

Такава схема е предназначена за регулиране и стартиране на двигатели с мощност до двеста и петдесет вата. Такива системи за плавен старт понякога оборудван с байпасен контакторда се намали цената на устройството, но това не решава проблема с асиметричното захранване на фазите, което може да доведе до прегряване;

Трифазна стартова верига

Тази схема е най-надеждната и универсална система за плавен старт за електрически двигатели. Максималната мощност на двигателите, управлявани от такова устройство, е ограничена изключително от максималната термична и електрическа издръжливост на използваните триаци. Неговата гъвкавостта ви позволява да реализирате много функциикато например: динамична спирачка, обратен ход или балансиране на границата магнитно полеи ток.

Важен елемент от последната от споменатите вериги е байпасният контактор, който беше споменат по-рано. Той позволява да се осигури правилен термичен режим на системата за плавен старт на електродвигателя, след като двигателят достигне нормалните си работни обороти, като го предпазва от прегряване.

Съществуващите днес устройства за плавно пускане на електрически двигатели, в допълнение към горните свойства, са предназначени за съвместна работа с различни контролери и системи за автоматизация. Имат възможност за включване по команда на оператора или глобалната система за управление. При такива обстоятелства, в момента на включване на товарите, може да възникне смущение, което може да доведе до неизправности в работата на автоматизацията и следователно си струва да се погрижите за системите за защита. Използването на схеми за плавен старт може значително да намали тяхното въздействие.

печат

електрическо задвижване

Устройства за плавно пускане: правилният избор

По-рано обсъдихме характеристиките на честотните преобразуватели, а днес е ред на меките стартери (меки стартери, меки стартери - един термин все още не се е установил и в тази статия ще използваме термина "мек стартер" - SCP) .

Понякога от устните на продавачите трябва да чуете мнението, че е лесно да изберете мек стартер, казват те, това не е честотен преобразувател, тук е необходимо само да се организира старт. Това не е вярно. Мекият стартер е по-труден за избор. Нека се опитаме да разберем каква е тази сложност.

Цел на SCP

Както подсказва името, задачата на устройството е да организира плавен старт. асинхронен двигател променлив ток. Факт е, че по време на директен старт (т.е. когато двигателят е свързан към мрежата с помощта на конвенционален стартер), двигателят консумира стартов ток, който надвишава номиналния ток с 5-7 пъти, и развива стартов момент, който е значително по-висок от номиналния. Всичко това води до две групи проблеми:

1) Стартът е твърде бърз и това води до различни проблеми - хидравлични удари, дръпвания в механизма, ударно избиране на хлабина, счупване на транспортни ленти и др.

2) Началото е тежко и не може да бъде завършено. Тук първо трябва да дефинирате понятието "труден старт" и възможностите за неговото "улесняване" с помощта на мекия стартер. „Тежкият старт“ обикновено включва три вида старт:

а) пусков, "тежък" за захранващата мрежа - мрежата изисква ток, който трудно може да осигури или изобщо не може да осигури. Характеристики: по време на стартиране автоматите на входа на системата се изключват, по време на стартиране светлините изгасват и някои релета и контактори се изключват, захранващият генератор спира. Най-вероятно UPP наистина ще коригира въпроса тук. Все пак трябва да се помни, че в най-добрия случай стартовият ток може да бъде намален до 250% от номиналния ток на двигателя и ако това не е достатъчно, тогава има само едно решение - необходимо е да се използва честотен преобразувател.
б) Двигателят не може да стартира механизма при директен старт - той изобщо не се върти или "замръзва" на определена скорост и остава на нея до задействане на защитата. Уви, мекият стартер няма да му помогне - двигателят няма достатъчно въртящ момент на вала. Възможно е честотен преобразувател да се справи със задачата, но този случай изисква разследване.
в) Двигателят уверено ускорява механизма, но няма време да достигне номиналната честота - автоматичната машина на входа се задейства. Това често се случва при тежки вентилатори с доста висока скорост. Мекият стартер най-вероятно ще помогне тук, но рискът от повреда остава. Колкото по-близо е механизмът до номиналната скорост в момента на действие на защитата, толкова по-голяма е вероятността за успех.

Организация на стартиране с мек стартер

Принципът на работа на софтстартера е, че напрежението, подавано от мрежата през софтстартера към товара, се ограничава от специални силови превключватели - триаци (или контрапаралелно свързани тиристори) - вижте фиг. 1. В резултат на това напрежението на товара може да се регулира.

Малко теория: процесът на стартиране е процес на трансформация електрическа енергияизточник на енергия в кинетичната енергия на механизма, работещ при номинална скорост. По много опростен начин този процес може да се опише по следния начин: по време на ускорение съпротивлението на двигателя R нараства от много малко, когато двигателят е спрян, до доста голямо при номинална скорост, така че токът, който според закона на Ом е равен да се:

I = U / R (1)

се оказва много голям, а преносът на енергия

E \u003d P x t \u003d I x U x t (2)

много бързо. Ако между мрежата и двигателя е инсталиран софтстартер, тогава формула (1) действа на неговия изход, а формула (2) действа на входа. Ясно е, че токът и в двете формули е еднакъв. Софтстартерът ограничава напрежението на двигателя, като го увеличава плавно, докато ускорява след увеличаването на съпротивлението, като по този начин ограничава консумирания ток. Следователно, съгласно формула (2), при постоянна необходима енергия E и мрежово напрежение U, колкото по-нисък е токът I, толкова по-дълго е времето за стартиране t. От това може да се види, че чрез намаляване на напрежението, както проблемите, свързани с твърде бързо стартиране, така и проблемите, свързани с висок токконсумирани от мрежата.

Нашите изчисления обаче не взеха предвид товара, който се нуждае от допълнителен въртящ момент, за да се ускори, и съответно допълнителен ток, така че е невъзможно токът да се намали твърде много. Ако натоварването е високо, тогава въртящият момент на вала на двигателя може да не е достатъчен дори при директен старт, да не говорим за старт при ниско напрежение - това е опцията за твърд старт "b", описана по-горе. Ако с намаляване на тока въртящият момент се окаже достатъчен за ускорение, но времето във формула (2) се увеличи, тогава машината може да работи - от нейна гледна точка времето за протичане на ток, значително надвишаващо номиналната стойност е неприемливо дълга (опция за твърд старт "c").

Основните характеристики на софтстартера. Възможност за текущ контрол. По същество това е способността на софтстартера да регулира напрежението така, че токът да се изменя по дадена характеристика. Тази функция обикновено се нарича старт в текущата функция. Най-простите софтстартери, които нямат такава възможност, просто регулират напрежението във функция на времето - т.е. напрежението на двигателя постепенно се увеличава от първоначалното до номиналното за определено време. В много случаи това е достатъчно, особено при решаване на проблеми от група 1. Но ако основната причина за инсталирането на софтстартера е ограничението на тока, тогава прецизното регулиране е необходимо. Тази функция е особено важна, когато поради ограничената мощност на мрежата (малък трансформатор, слаб генератор, тънък кабел и др.) превишаването на максимално допустимия ток е изпълнено с авария. В допълнение, меките стартери с контрол на тока са в състояние да реализират плавно увеличаване на тока в началото на стартовия процес, което е особено важно при работа от генератори, които са много чувствителни към внезапни скокове на натоварване.

Необходимостта от маневриране.

В края на процеса на стартиране и достигане номинално напрежениена двигателя е желателно да премахнете мекия стартер от силовата верига. За целта се използва байпасен контактор, свързващ входа и изхода на софтстартера по фази (виж фиг. 2).

По команда от софтстартера този контактор се затваря и токът протича около устройството, което позволява на силовите му елементи да се охладят напълно. Въпреки това, дори при липса на шунтова верига, когато номиналният ток протича през триаците по време на цялата работа на двигателя мощност ток, тяхното нагряване в сравнение с режима на стартиране се оказва малко, следователно много меки стартери позволяват работа без маневриране. Цената за тази възможност е малко по-нисък номинален ток и значително увеличение на теглото и размерите поради радиатора, необходим за отстраняване на топлината от превключвателите на захранването. Някои софтстартери са изградени на обратния принцип - в тях вече е вграден байпасен контактор и те не са проектирани да работят без байпас, поради което поради намаляването на охлаждащите радиатори техните размери се оказват минимални. Това има положителен ефект както върху цената, така и върху получената схема на свързване, но времето им на работа в режим на стартиране е по-малко в сравнение с други устройства.

Брой регулируеми фази.

Според този параметър софтстартерите се разделят на двуфазни и трифазни. При двуфазен, както подсказва името, ключовете се монтират само в две фази, докато третата е свързана директно към двигателя. Плюсове - намалено отопление, намален размер и цена.

Минуси - нелинейно и асиметрично във фазите потребление на ток, което, макар и частично компенсирано от специални алгоритми за управление, все още влияе негативно на мрежата и двигателя. Въпреки това, при редки стартирания, тези недостатъци могат да бъдат пренебрегнати.

Дигитален контрол.Системата за управление на софтстартера може да бъде цифрова и аналогова. Цифровите софтстартери обикновено се изпълняват на микропроцесор и позволяват много гъвкав контрол на процеса на работа на устройството и реализират различни допълнителни функциии защита, както и осигуряват удобна индикация и комуникация със системите за управление от по-високо ниво. Управлението на аналоговия софтстартер използва оперативни елементи, така че тяхната функционалност е ограничена, настройката се извършва от потенциометри и превключватели, а комуникацията с външни системи за управление обикновено се осъществява с помощта на допълнителни устройства.

Допълнителни функции

защита.С изключение на вашия Главна функция- организация на мек старт - меките стартери съдържат комплекс от защита на механизма и двигателя. По правило този комплекс включва електронна защита срещу претоварване и повреди на захранващата верига. Допълнителният комплект може да включва защита срещу превишаване на времето за стартиране, срещу фазов дисбаланс, промяна на последователността на фазите, твърде нисък ток (защита срещу кавитация в помпи), от прегряване на радиаторите на софтстартера, от намаляване на честотата на мрежата и др. Много модели могат да бъдат свързани към термистор или термично реле, вградено в двигателя. Трябва обаче да се помни, че мекият стартер не може да защити себе си или мрежата от късо съединение в веригата на натоварване. Разбира се, мрежата ще бъде защитена от въвеждаща машина, но мекият стартер неизбежно ще се провали в случай на късо съединение. Някаква утеха може да бъде само, че късо съединение с правилна инсталация не възниква незабавно и в процеса на намаляване на съпротивлението на натоварване софтстартерът определено ще се изключи, но не трябва да го включвате отново, без да установите причината за изключването .

Намалена скорост.Някои софтстартери са в състояние да реализират така нареченото псевдочестотно управление - прехвърляне на двигателя към намалена скорост. Може да има няколко от тези намалени скорости, но те винаги са строго определени и не могат да бъдат регулирани от потребителя.

Освен това работата при тези скорости е силно ограничена във времето. По правило тези режими се използват в процеса на отстраняване на грешки или когато е необходимо да се прецизира механизмът в желана позицияпреди започване на работа или в нейния край.

Спиране. Доста модели могат да се прилагат към намотката на двигателя D.C., което води до интензивно спиране на задвижването. Тази функция обикновено е необходима на системи с активно натоварване– елеватори, наклонени конвейери, т.е. системи, които могат да се движат сами при липса на спирачка. Понякога тази функция е необходима за предварително стартиране на вентилатор, който се върти в обратна посока поради течение или действието на друг вентилатор.

Старт с натискане.Използва се в механизми с висок стартов момент. Функцията се състои в това, че в самото начало на стартирането към двигателя за кратко време (части от секундата) се подава пълното мрежово напрежение и механизмът се поврежда, след което се получава допълнително ускорение в нормален режим.

Пестене на енергияв натоварването на помпата и вентилатора. Тъй като мекият стартер е регулатор на напрежението, при леко натоварване е възможно да се намали захранващото напрежение, без да се нарушава работата на механизма.

Това дава икономия на енергия, но не трябва да забравяме, че тиристорите в режим на ограничаване на напрежението са нелинеен товар за мрежата с всички произтичащи от това последствия.

Има и други възможности, които производителите включват в своите продукти, но обемът на една статия не е достатъчен, за да ги изброим.

Метод на избор

Сега да се върнем там, откъдето започнахме - към избора на конкретно устройство.

Много от дадените съвети за избор на честотен преобразувател важат и тук: първо изберете серията, която отговаря на техническите изисквания за функционалност, след това изберете тези, които покриват обхвата на мощността за конкретен проект, а от останалите изберете желаната серия според други критерии - производител, доставчик, сервиз, цена, размери и др.

Ако трябва да изберете мек стартер за помпа или вентилатор, който стартира не повече от два или три пъти на час, тогава можете просто да изберете модел, чийто номинален ток е равен или по-голям от номиналния ток на стартирания двигател. Този случай обхваща около 80% от приложенията и не изисква консултация със специалист. Ако честотата на стартирания на час надвишава 10, тогава трябва да се вземат предвид както необходимото ограничение на тока, така и необходимото закъснение при стартиране. В този случай е много желана помощта на доставчик, който като правило разполага с програма за избор на желания модел или поне алгоритъм за изчисление. Данни, които ще са необходими за изчислението: номинален ток на двигателя, брой пускания на час, необходима продължителност на пускане, необходимо ограничаване на тока, необходима продължителност на спиране, околна температура, очаквано маневриране.

Ако двигателят стартира повече от 30 пъти на час, тогава си струва да обмислите използването на честотен преобразувател като алтернатива, тъй като дори изборът на по-мощен модел на софтстартер може да не реши проблема. И цената му вече ще бъде съпоставима с цената на конвертора със значително по-малка функционалност и сериозно влияние върху качеството на мрежата.

Връзка

В допълнение към очевидното свързване на устройството към мрежата и двигателя е необходимо да се определи маневрирането.

Въпреки факта, че байпасният контактор ще превключи номиналния, а не стартовия ток на двигателя, все пак е желателно да се използва модел, предназначен за директно стартиране - поне за прилагане на авариен режим. Когато свързвате, обърнете внимание Специално вниманиеза фазиране - ако погрешно свържете например фаза А на входа на софтстартера с друга фаза на изхода, тогава при първото включване на байпасния контактор ще възникне късо съединение и устройството ще бъде деактивирано.

Някои софтстартери позволяват така нареченото шестпроводно свързване, чиято схема е показана на фиг. 3. Тази връзка изисква повече кабели, но позволява софтстартерът да се използва с двигател, който е много по-голям от самия софтстартер.

При инсталирането на мекия стартер трябва да се има предвид още едно свойство, което често води до недоразумения (виж тежък старт "c"). При изчисляване уводна машиназа двигател, свързан директно към мрежата, се вземат предвид номиналният ток на двигателя, който протича дълго време, и пусковият ток, който протича само за няколко секунди. При използване на мекия стартер стартовият ток е значително по-малък, но тече много по-дълго - до минута или повече. Автоматът не може да „разбере“ това и смята, че пускът е приключил отдавна, а протичащият ток, който многократно надвишава номиналния, е резултат от авария и изключва системата. За да избегнете това, или инсталирайте специална машина с възможност за задаване на допълнителен режим за процеса на плавен старт, или изберете машина с номинален токсъответстващ на пусковия ток при използване на софт стартер. Във втория случай тази машина няма да може да защити двигателя от претоварване, но самият софтстартер изпълнява тази функция, така че защитата на двигателя няма да бъде засегната.

Нека да обобщим. Ако механизмът, чийто старт искате да направите по-плавен, се вписва във всички ограничения, изброени в тази статия, и възможностите, предоставени от наличните модели софтстартери, ви подхождат, тогава вашият избор е софтстартер. Спестяванията в сравнение с използването на честотен преобразувател (смяна на захранващия трансформатор, увеличаване на мощността на генератора, смяна на кабела с по-дебел - изберете вашия случай) ще бъдат забележими. Ако по някаква причина софтстартерът не е подходящ, отново обърнете внимание на честотните преобразуватели, които, макар и по-скъпи, са много по-функционални.

д-р Руслан Хусаинов, технически директор на ЗАО "Сантерно" (Москва)

електрическо задвижване 25.07.2017 Yaskawa Electric Corporation обяви създаването на първия в света серво мотор с интегриран полупроводников усилвател от галиев нитрид. Серво моторът Σ-7 F е наполовина по-малък от конвенционалните задвижвания, което позволява по-компактни и ефективни решения.

При директно стартиране на електрически задвижвания с висока мощност се получават значителни спадове на напрежението, което дори може да доведе до аварийно изключване на подстанции. При машини със средна и ниска мощност директното стартиране може да доведе до повреда на различни механични устройства на системата в резултат на рязък скок на въртящия момент на двигателя. Освен това директното стартиране не е много благоприятно за самия двигател, което намалява неговия експлоатационен живот.

За да се намали влиянието на пусковия ток върху мрежата и механичните части на системите, се използват устройства за ограничаване на пусковия ток. Такива средства за асинхронни машини с ротор с късо съединение могат да бъдат или повече модерно устройствомек стартер или както се нарича още - тиристорен регулатор на напрежението.

Мекият стартер е доста прост - диаграмата е по-долу:

Това е просто включено обратно във всяка фаза на асинхронна машина. Принципът на работа на софтстартера е много прост - напрежението върху намотката на двигателя се регулира от ъгъла на отваряне на тиристорите.

По този начин е възможно да се получи плавно увеличаване на стартовия ток и съответно въртящия момент.

След като електродвигателят ускори до желаната скорост, ъгълът на отваряне на тиристора се настройва на максимум и машината работи в нормален режим. Но при този режим на работа превключвателите на мощността се нагряват, което налага инсталирането на по-мощни и внедряването на система за принудително охлаждане. Това прави мекия стартер по-голям и по-скъп. За да решат този проблем, те измислиха следното решение - след стартиране силовите превключватели се шунтират с контактор. Това позволява захранващите клапани да бъдат извадени от работа в постоянен режим на работа на електрическата задвижваща система, което елиминира проблемите с вентилацията.

Където: KM - контакторни шунтиращи тиристори.

За още по-голяма простота на веригата, контролът на напрежението се извършва в две фази:

Тази система има следните предимства:

Намаляване на токовите удари в статора на машината в момента на стартиране;
Провеждане на пълен контрол на претоварванията на електрическата машина;
Елиминиране на сътресения в електрическото задвижване, което осигурява по-дълъг експлоатационен живот на оборудването;
В тръбопроводите и при стартиране на помпи се елиминират хидравличните удари;
Кога спешни случаитакова устройство може да осигури максимална производителност;

недостатъци:

За разлика от мекия стартер, той не може да регулира скоростта на асинхронна машина в стационарни условия (приложимо само за стартиране и спиране);
Не реверсира двигателя. За изпълнението на реверса е необходимо допълнително да се монтират реверси;
Генериране на висши хармоници, което влияе неблагоприятно както на електродвигателя, така и на мрежата;
Сравнително малък начален въртящ момент;

Плавното стартиране на асинхронен двигател винаги е трудна задача, тъй като стартирането на асинхронен двигател изисква много ток и въртящ момент, което може да изгори намотката на двигателя. Инженерите непрекъснато предлагат и прилагат интересни технически решения за преодоляване на този проблем, като използването на превключваща верига, автотрансформатор и др.

Понастоящем такива методи се използват в различни промишлени инсталации за гладка работа на електродвигатели.

От физиката е известен принципът на работа на асинхронен електродвигател, чиято същност е да се използва разликата между честотите на въртене на магнитните полета на статора и ротора. Магнитното поле на ротора, опитвайки се да настигне магнитното поле на статора, допринася за възбуждането на голям стартов ток. Моторът работи на пълна скорост, докато стойността на въртящия момент също се увеличава следвайки тока. В резултат на това намотката на устройството може да се повреди поради прегряване.

По този начин става необходимо да се инсталира мек стартер. Устройствата за плавно пускане за трифазни асинхронни двигатели помагат за защита на модулите от първоначалния висок ток и въртящ момент, произтичащ от ефекта на приплъзване на асинхронния двигател.

Предимства на използването на верига с мек стартер (SCD):

намаляване на стартовия ток;
намаляване на разходите за енергия;
подобряване на ефективността;
относително ниска цена;
постигане на максимална скорост без повреда на устройството.

Как да стартирате плавно двигателя?

Има пет основни метода за плавен старт.

Висок въртящ момент може да се създаде чрез добавяне на външно съпротивление към веригата на ротора, както е показано на фигурата.

Чрез включването на автоматичен трансформатор във веригата началният ток и въртящият момент могат да се поддържат чрез намаляване на първоначалното напрежение. Вижте снимката по-долу.

Директното стартиране е най-лесният и най-евтиният начин, тъй като асинхронният двигател е свързан директно към захранването.
Връзки на специална конфигурация на намотките - методът е приложим за двигатели, предназначени за работа при нормални условия.

Използването на SCP е най-модерният от всички изброени методи. Тук полупроводникови устройства като тиристори или тринистори, които регулират скоростта на асинхронен двигател, успешно заместват механичните компоненти.

Регулатор на скоростта на колекторния двигател

Повечето схеми за домакински уреди и електрически инструменти са базирани на колекторен електродвигател 220 V. Такова търсене се обяснява с универсалността. Уредите могат да се захранват с постоянно или променливо напрежение. Предимството на веригата се дължи на осигуряването на ефективен стартов въртящ момент.

За постигане на по-плавен старт и възможност за регулиране на скоростта се използват регулатори на скоростта.

Стартирането на електродвигател със собствените си ръце може да стане например по този начин.

Заключение

Устройствата за плавно пускане са проектирани и изработени, за да ограничат увеличаването на производителността при стартиране на двигателя. В противен случай нежеланите явления могат да доведат до повреда на устройството, изгаряне на намотките или прегряване на работните вериги. За дълъг експлоатационен живот е важно трифазният двигател да работи без пренапрежения, в режим на плавен старт.

Веднага след като асинхронният двигател набере желаната скорост, се изпраща сигнал за отваряне на релето на веригата. Устройството става готово за работа на пълни обороти без прегряване и системни повреди. Представените методи могат да бъдат полезни при решаване на промишлени и битови проблеми.