Le démarrage progressif d'un moteur à induction est toujours une tâche difficile, car le démarrage d'un moteur à induction nécessite beaucoup de courant et de couple, ce qui peut brûler l'enroulement du moteur. Les ingénieurs ne cessent de proposer et de mettre en œuvre des solutions techniques intéressantes pour pallier ce problème, comme l'utilisation d'un circuit de commutation, d'un autotransformateur, etc.

Actuellement, de telles méthodes sont utilisées dans diverses installations industrielles pour le bon fonctionnement des moteurs électriques.

De la physique, le principe de fonctionnement d'un moteur électrique à induction est connu, dont toute l'essence est d'utiliser la différence entre les fréquences de rotation des champs magnétiques du stator et du rotor. Le champ magnétique du rotor, essayant de rattraper le champ magnétique du stator, contribue à l'excitation d'un grand courant de démarrage. Le moteur tourne à pleine vitesse, tandis que la valeur du couple augmente également en fonction du courant. En conséquence, l'enroulement de l'appareil peut être endommagé en raison d'une surchauffe.

Ainsi, il devient nécessaire d'installer un démarreur progressif. Les démarreurs progressifs pour moteurs asynchrones triphasés aident à protéger les unités du courant et du couple élevés initiaux résultant de l'effet de glissement du moteur à induction.

Caractéristiques avantageuses de l'utilisation d'un circuit avec un démarreur progressif (SCD) :

1. réduction du courant de démarrage ;
2. réduction des coûts énergétiques;
3. améliorer l'efficacité;
4. coût relativement faible ;
5. atteindre la vitesse maximale sans endommager l'unité.

Comment démarrer le moteur en douceur?

Il existe cinq méthodes de démarrage progressif de base.

• Un couple élevé peut être créé en ajoutant une résistance externe au circuit du rotor, comme indiqué sur la figure.

• En incluant un transformateur automatique dans le circuit, le courant et le couple de démarrage peuvent être maintenus en réduisant la tension initiale. Voir l'image ci-dessous.

• Le démarrage direct est le moyen le plus simple et le moins cher car le moteur à induction est connecté directement à l'alimentation électrique.
• Connexions sur une configuration d'enroulement spéciale - la méthode est applicable aux moteurs destinés à fonctionner dans des conditions normales.

• L'utilisation de SCP est la plus avancée de toutes les méthodes répertoriées. Ici, les dispositifs à semi-conducteurs tels que les thyristors ou les trinistors qui régulent la vitesse d'un moteur à induction remplacent avec succès les composants mécaniques.

Régulateur de vitesse du moteur du collecteur

La plupart des circuits des appareils électroménagers et des outils électriques ont été créés sur la base d'un moteur électrique à collecteur de 220 V. Cette demande s'explique par sa polyvalence. Les unités peuvent être alimentées en tension continue ou alternative. L'avantage du circuit est dû à la fourniture d'un couple de démarrage efficace.

Pour obtenir un démarrage plus fluide et avoir la possibilité d'ajuster la vitesse, des régulateurs de vitesse sont utilisés.

Le démarrage d'un moteur électrique de vos propres mains peut se faire, par exemple, de cette manière.

Conclusion

Les démarreurs progressifs sont conçus et construits pour limiter l'augmentation des performances de démarrage du moteur. Sinon, des phénomènes indésirables peuvent endommager l'unité, brûler les enroulements ou surchauffer les circuits de travail. Pour une longue durée de vie, il est important que le moteur triphasé fonctionne sans surtension, en mode démarrage progressif.

Dès que le moteur à induction prend la vitesse souhaitée, un signal est envoyé pour ouvrir le relais du circuit. L'unité devient prête à fonctionner à pleine vitesse sans surchauffe ni défaillance du système. Les méthodes présentées peuvent être utiles pour résoudre des problèmes industriels et domestiques.

Les démarreurs progressifs de moteur sont des dispositifs électroniques ou électromécaniques statiques conçus pour l'accélération et la décélération douces et la protection des moteurs à induction triphasés.

Les démarreurs progressifs du démarreur progressif prennent des mesures pour réduire la quantité de courant de démarrage et aident à faire correspondre le couple moteur et le couple de charge.

Le principe de fonctionnement du démarreur progressif

La tension fournie au moteur est contrôlée en modifiant l'angle d'ouverture des thyristors. Le dispositif contient deux thyristors dos à dos conçus pour des demi-cycles positifs et négatifs. L'intensité du courant dans la troisième phase, laissée sans contrôle, est la somme des courants des phases sous contrôle.

Après le réglage, la valeur du couple de démarrage de la machine est optimisée pour un courant de démarrage extrêmement faible. La valeur du courant moteur diminue parallèlement à la valeur de la tension de démarrage réglée au démarrage. L'amplitude du couple de démarrage diminue dans une relation quadratique avec la tension.

Le niveau de tension contrôle le courant de démarrage et le couple moteur lors du démarrage et de l'arrêt du moteur.

La présence de contacts de dérivation dans l'appareil, qui contournent les thyristors, contribue à réduire les pertes de chaleur dans les thyristors et, par conséquent, à réduire l'échauffement de l'ensemble de l'appareil. Le système d'arc électronique intégré protège les contacts en cas de dommages dus à des dysfonctionnements imprévus, tels qu'une panne de courant, des vibrations ou des contacts défectueux.

Équilibre de polarité

L'inconvénient de la commande 2 phases dans le démarreur progressif d'un moteur asynchrone se manifeste par l'apparition d'un courant continu provoqué par la coupure de phase et la superposition des courants de phase, au niveau desquels se produit un fort bruit acoustique émis par le moteur électrique.

L'utilisation de la méthode "balance polarity" réduit considérablement l'influence des valeurs DC lors de l'accélération du moteur et réduit en conséquence performances acoustiques démarrage, ceci est réalisé en équilibrant des demi-ondes de polarité différente lors de l'accélération du moteur.

Interface de l'appareil

L'interface du démarreur progressif du démarreur progressif "homme-machine" vous permet de configurer les paramètres, facilitant et simplifiant grandement le processus de démarrage et de fonctionnement du moteur. La commande de pompe intégrée empêche les coups de bélier.

Fig 4. Schéma de combinaison démarreur progressif moteur - départ avecCOMME-interface

L'interface se compose de deux écrans avec des indicateurs de segment et un écran LCD qui permet une visibilité à une distance considérable, comprend une description des paramètres et des messages.

Les fonctionnalités matérielles incluent la sélection du mode de programmation et les options de langue. Copie les paramètres d'un appareil à l'autre, augmentant la vitesse de programmation, augmentant la fiabilité de l'équipement et pouvant corriger et saisir des paramètres identiques sur les mêmes machines.

Démarrage progressif pour moteur monophasé

Démarreur progressif moteur électrique monophasé, utilisé dans la vie courante, est activé lorsque ~ U est appliqué sur les sorties L1 et L2.

Il y a une augmentation de la valeur de la tension linéaire pendant un certain temps jusqu'à ce que sa valeur limite soit atteinte. Les conclusions T-2 et T-3 sont constamment alimentées par le secteur. Le temps de traitement est régulé par le régulateur, dans la plage allant jusqu'à 20 sec. Avec une augmentation des paramètres de tension, une augmentation du couple se produit. Une fois le démarrage terminé, le moteur est connecté au réseau via un contacteur de dérivation (bypass).

Démarreur progressif du moteur de la pompe

Un démarreur progressif pour une pompe utilisant un convertisseur de fréquence effectue les opérations suivantes :

1. Mise en place du démarrage et du freinage en douceur de l'unité de pompage.
2. Production de commutation automatique en fonction des indicateurs de niveau et des paramètres de pression du liquide.
3. Protection de l'appareil contre le "marche à sec", c'est-à-dire sans liquide.
4. Protection de l'unité en cas de baisse critique des paramètres de tension.
5. Mise en place d'actions de protection contre les surtensions à l'entrée du convertisseur.
6. Signaux d'allumage, d'extinction de l'appareil, ainsi qu'en cas d'accident.
7. Fournit le chauffage local.

Le moteur électrique est connecté de contacts U, V, W Convertisseur de fréquence. Le bouton de démarrage SB2 déclenche le relais K1 via son groupe de contacts, les entrées STF et PS du convertisseur de fréquence sont connectées, ce qui produit démarrage en douceur pompe électrique, qui est réalisée selon l'hypothèque Logiciel inclus dans la configuration de l'appareil.

Le capteur de pression BP1 est alimenté depuis l'entrée du convertisseur, ce qui permet d'avoir une rétroaction dans le circuit de stabilisation de pression. Le fonctionnement de ce système se produit lors de la fourniture d'un contrôleur PID. Le potentiomètre K1 ou un convertisseur de fréquence remplit la fonction de maintien des paramètres de pression réglés. L'unité de pompage, lorsqu'une marche «à sec» se produit, doit être éteinte pour la protection, dans ce cas, les contacts 7-8 dans le circuit de la bobine du relais K3 se ferment, l'arrêt se produit lorsque le capteur de marche «à sec» connecté à partir de la résistance le relais A2 est déclenché. Le relais K2 remplit une fonction de protection pour éteindre le moteur électrique de l'unité en cas d'accident. En cas d'accident, la lampe НL1 s'allume, la lampe НL2 s'allume après que le capteur a répondu à une diminution du niveau d'eau, à une valeur inacceptable.

Le relais thermique VK1 enclenche le chauffage de l'armoire de commande du contacteur KM1, des résistances électriques EK1 et EK2. L'appareil est protégé contre les courts-circuits et les surcharges par QF1 automatique.

Caractéristiques du démarreur progressif haute tension

À caractéristiques distinctives relater:

1. La présence d'un contrôle par fibre optique des thyristors.
2. Gestion sur microprocesseurs.
3. Capacité à travailler à des températures élevées.
4. Possibilité de définir divers algorithmes et caractéristiques de démarrage et de freinage pour différents types charges.
5. Capacité de protection intellectuelle.
6. Possibilité de démarrer avec des alimentations faibles.
7. Mise en œuvre du degré de protection de IP 00 à IP 65

Important: lors du réglage du démarreur progressif, il est nécessaire que le temps d'accélération réglé soit plus long que le temps d'accélération physique du moteur, sinon il y a un risque d'endommagement de l'appareil, car les contacts de dérivation internes sont fermés après l'écoulement du temps de démarrage. Si le moteur n'accélère pas, le système de contact de dérivation peut tomber en panne.

Important: le redémarrage automatique est dangereux non seulement en endommageant l'appareil, mais peut également entraîner la mort et des blessures graves.

La commande de démarrage doit être réinitialisée avant la commande de réinitialisation, car s'il y a une commande de démarrage après la commande de réinitialisation, un redémarrage est automatiquement effectué. Cela est particulièrement vrai pour la protection du moteur.

Pour des raisons de sécurité, il est conseillé de connecter une sortie d'erreur générale au système de contrôle.

Recommandation: le caractère indésirable du démarrage automatique dicte la nécessité de connecter des composants supplémentaires, par exemple un dispositif de défaillance de phase ou de charge, aux circuits de commande et de courant principal.

Partager du contenu utile sur les réseaux sociaux

imprimer

entraînement électrique

Démarreurs progressifs : le bon choix

Plus tôt, nous avons discuté des caractéristiques des convertisseurs de fréquence, et aujourd'hui c'est au tour des démarreurs progressifs (démarreurs progressifs, démarreurs progressifs - un seul terme n'est pas encore fixé, et dans cet article, nous utiliserons le terme "démarreur progressif" - SCP) .

Parfois, de la bouche des vendeurs, il faut entendre l'opinion qu'il est facile de choisir un démarreur progressif, disent-ils, ce n'est pas un convertisseur de fréquence, ici il suffit d'organiser une start-up. Ce n'est pas vrai. Un démarreur progressif est plus difficile à choisir. Essayons de comprendre quelle est cette complexité.

Objectif du SCP

Comme son nom l'indique, la tâche de l'appareil est d'organiser démarrage en douceur moteur à induction courant alternatif. Le fait est que lors du démarrage direct (c'est-à-dire lorsque le moteur est connecté au réseau à l'aide d'un démarreur conventionnel), le moteur consomme un courant de démarrage qui est de 5 à 7 fois le courant nominal et développe un couple de démarrage nettement supérieur à celui noté. Tout cela conduit à deux groupes de problèmes :

1) Le démarrage est trop rapide, ce qui entraîne divers problèmes - chocs hydrauliques, à-coups dans le mécanisme, sélection de choc du jeu, rupture des bandes transporteuses, etc.

2) Le départ est lourd et ne peut être terminé. Ici, vous devez d'abord définir le terme "démarrage dur" et les possibilités de sa "facilitation" à l'aide du démarreur progressif. "Heavy start" comprend généralement trois types de démarrage :

a) démarrage, "lourd" pour le réseau d'alimentation - le réseau nécessite un courant qu'il peut difficilement ou pas du tout fournir. Caractéristiques: lors du démarrage, les automates à l'entrée du système sont éteints, lors du démarrage, les lumières s'éteignent et certains relais et contacteurs s'éteignent, le générateur d'alimentation s'arrête. Très probablement, UPP corrigera vraiment le problème ici. Cependant, il convient de rappeler que dans le meilleur des cas, le courant de démarrage peut être réduit à 250 % de courant nominal moteur, et si cela ne suffit pas, il n'y a qu'une seule solution - il est nécessaire d'utiliser un convertisseur de fréquence.
b) Le moteur ne peut pas démarrer le mécanisme au démarrage direct - il ne tourne pas du tout ou "gèle" à une certaine vitesse et y reste jusqu'à ce que la protection se déclenche. Hélas, le démarreur progressif ne l'aidera pas - le moteur n'a pas assez de couple sur l'arbre. Il est possible qu'un convertisseur de fréquence fasse face à la tâche, mais ce cas nécessite une enquête.
c) Le moteur accélère le mécanisme en toute confiance, mais n'a pas le temps d'atteindre la fréquence nominale - la machine automatique à l'entrée est déclenchée. Cela se produit souvent sur des ventilateurs lourds avec une vitesse assez élevée. Un démarreur progressif aidera très probablement ici, mais le risque d'échec demeure. Plus le mécanisme est proche de la vitesse nominale au moment de la manœuvre de protection, plus la probabilité de succès est grande.

Organisation de démarrage avec soft starter

Le principe de fonctionnement du démarreur progressif est que la tension fournie par le réseau via le démarreur progressif à la charge est limitée par des interrupteurs de puissance spéciaux - triacs (ou thyristors connectés en parallèle) - voir fig. 1. En conséquence, la tension sur la charge peut être ajustée.

Un peu de théorie : le processus de démarrage est un processus de transformation énergie électrique source d'alimentation en énergie cinétique du mécanisme fonctionnant à la vitesse nominale. De manière très simplifiée, ce processus peut être décrit comme suit : lors de l'accélération, la résistance du moteur R augmente de très faible lorsque le moteur est arrêté à assez grande à la vitesse nominale, donc le courant, qui, selon la loi d'Ohm, est égal à:

Je = U / R (1)

s'avère très important, et le transfert d'énergie

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

très vite. Si un démarreur progressif est installé entre le réseau et le moteur, alors la formule (1) agit à sa sortie et la formule (2) agit à l'entrée. Il est clair que le courant dans les deux formules est le même. Le démarreur progressif limite la tension sur le moteur en l'augmentant au fur et à mesure de son accélération suite à l'augmentation de la résistance, limitant ainsi le courant consommé. Ainsi, selon la formule (2), à énergie requise E et tension réseau U constantes, plus le courant I est faible, plus le temps de démarrage t est long. De cela, on peut voir qu'en réduisant la tension, à la fois les problèmes liés à un démarrage trop rapide et les problèmes liés à un démarrage trop rapide Courant élevé consommée sur le réseau.

Cependant, nos calculs n'ont pas pris en compte la charge, qui a besoin d'un couple supplémentaire pour accélérer, et, par conséquent, d'un courant supplémentaire, il est donc impossible de trop réduire le courant. Si la charge est élevée, il se peut qu'il n'y ait pas assez de couple sur l'arbre du moteur même avec un démarrage direct, sans parler d'un démarrage à basse tension - c'est l'option de démarrage dur "b" décrite ci-dessus. Si, avec une diminution du courant, le couple s'avère suffisant pour l'accélération, mais que le temps dans la formule (2) augmente, alors la machine peut fonctionner - de son point de vue, le temps de circulation du courant, dépassant largement la valeur nominale, est trop longue (option de démarrage dur "c").

Les principales caractéristiques du démarreur progressif. Possibilité de contrôle du courant. Il s'agit essentiellement de la capacité du démarreur progressif à réguler la tension afin que le courant change selon une caractéristique donnée. Cette fonction est communément appelée démarrage dans la fonction actuelle. Les démarreurs progressifs les plus simples, qui n'ont pas une telle opportunité, régulent simplement la tension en fonction du temps - c'est-à-dire la tension sur le moteur augmente progressivement de la valeur initiale à la valeur nominale pendant un temps donné. Dans de nombreux cas, cela suffit, en particulier lors de la résolution de problèmes du groupe 1. Mais si la raison principale de l'installation d'un démarreur progressif est la limitation du courant, une régulation précise est indispensable. Cette fonction est particulièrement importante lorsque, en raison de la puissance limitée du réseau (petit transformateur, générateur faible, câble fin, etc.), le dépassement du courant maximal autorisé est lourd d'accident. De plus, les démarreurs progressifs avec contrôle du courant sont capables de mettre en œuvre une augmentation en douceur du courant au début du processus de démarrage, ce qui est particulièrement important lors du fonctionnement à partir de générateurs, qui sont très sensibles aux surtensions soudaines.

Le besoin de shunt.

À la fin du processus de démarrage et en atteignant tension nominale sur le moteur, il est souhaitable de retirer le démarreur progressif du circuit de puissance. Pour cela, un contacteur de dérivation est utilisé, connectant l'entrée et la sortie du démarreur progressif en phases (voir Fig. 2).

Sur commande du démarreur progressif, ce contacteur se ferme, et le courant circule dans l'appareil, ce qui permet à ses éléments de puissance de se refroidir complètement. Cependant, même en l'absence de circuit shunt, lorsque le courant nominal parcourt les triacs pendant tout le fonctionnement du moteur courant de puissance, leur chauffage par rapport au mode de démarrage s'avère faible, par conséquent, de nombreux démarreurs progressifs permettent un fonctionnement sans shunt. Le prix de cette possibilité est un courant nominal légèrement inférieur et une augmentation significative du poids et des dimensions en raison du dissipateur thermique nécessaire pour évacuer la chaleur des interrupteurs de puissance. Certains démarreurs progressifs sont construits sur le principe opposé - un contacteur de dérivation y est déjà intégré, et ils ne sont pas conçus pour fonctionner sans dérivation, par conséquent, en raison de la réduction des radiateurs de refroidissement, leurs dimensions s'avèrent minimes. Cela a un effet positif à la fois sur le prix et sur le schéma de connexion qui en résulte, mais leur temps de fonctionnement en mode de démarrage est inférieur à celui des autres appareils.

Nombre de phases réglable.

Selon ce paramètre, les démarreurs progressifs sont divisés en deux phases et en trois phases. En deux phases, comme son nom l'indique, les clés ne sont installées qu'en deux phases, tandis que la troisième est connectée directement au moteur. Avantages - chauffage réduit, taille et prix réduits.

Inconvénients - consommation de courant de phase non linéaire et asymétrique, qui, bien que partiellement compensée par des algorithmes de contrôle spéciaux, affecte toujours négativement le réseau et le moteur. Cependant, avec des lancements peu fréquents, ces lacunes peuvent être négligées.

Commande numérique. Le système de contrôle du démarreur progressif peut être numérique et analogique. Les démarreurs progressifs numériques sont généralement implémentés sur un microprocesseur et permettent un contrôle très flexible du processus de fonctionnement de l'appareil et implémentent une variété de caractéristiques supplémentaires et protection, ainsi que fournir une indication et une communication pratiques avec les systèmes de contrôle de niveau supérieur. La commande de démarreur progressif analogique utilise des éléments opérationnels, de sorte que leur fonctionnalité est limitée, le réglage est effectué par des potentiomètres et des commutateurs, et la communication avec des systèmes de commande externes est généralement effectuée à l'aide de dispositifs supplémentaires.

Fonctions supplémentaires

Protection. Sauf pour votre fonction principale- organisation du démarrage progressif - les démarreurs progressifs contiennent un complexe de protection du mécanisme et du moteur. En règle générale, ce complexe comprend une protection électronique contre les surcharges et les pannes de circuit électrique. L'ensemble supplémentaire peut inclure une protection contre le dépassement du temps de démarrage, contre le déséquilibre des phases, le changement d'ordre des phases, le courant trop faible (protection contre la cavitation dans les pompes), contre la surchauffe des radiateurs du démarreur progressif, contre la réduction de la fréquence du réseau, etc. De nombreux modèles peuvent être connectés à une thermistance ou à un relais thermique intégré au moteur. Cependant, il convient de rappeler que le démarreur progressif ne peut pas se protéger ni protéger le réseau d'un court-circuit dans le circuit de charge. Bien sûr, le réseau sera protégé par une machine d'introduction, mais le démarreur progressif tombera inévitablement en panne en cas de court-circuit. Une certaine consolation ne peut être qu'un court-circuit avec une installation correcte ne se produit pas instantanément, et dans le processus de réduction de la résistance de charge, le démarreur progressif s'éteindra définitivement, mais vous ne devez pas le rallumer sans établir la raison de l'arrêt .

Vitesse réduite. Certains démarreurs progressifs sont capables de mettre en œuvre la commande dite de pseudo-fréquence - le transfert du moteur à une vitesse réduite. Il peut y avoir plusieurs de ces vitesses réduites, mais elles sont toujours strictement définies et ne peuvent pas être ajustées par l'utilisateur.

De plus, le fonctionnement à ces vitesses est fortement limité dans le temps. En règle générale, ces modes sont utilisés dans le processus de débogage ou lorsqu'il est nécessaire d'affiner le mécanisme dans position souhaitée avant de commencer le travail ou à la fin de celui-ci.

Freinage. De nombreux modèles peuvent s'appliquer au bobinage du moteur DC, ce qui entraîne un freinage intensif de l'entraînement. Cette fonction est généralement nécessaire sur les systèmes avec charge active– élévateurs, convoyeurs inclinés, c'est-à-dire systèmes qui peuvent se déplacer par eux-mêmes en l'absence de frein. Parfois, cette fonction est nécessaire pour pré-démarrer un ventilateur qui tourne dans le sens opposé en raison d'un courant d'air ou de l'action d'un autre ventilateur.

Poussez le démarrage. Il est utilisé dans les mécanismes à couple de démarrage élevé. La fonction consiste en ce qu'au tout début du démarrage, la pleine tension du secteur est fournie au moteur pendant une courte période (fractions de seconde) et le mécanisme tombe en panne, après quoi une nouvelle accélération se produit dans le mode normal.

Économie d'énergie dans la charge de la pompe et du ventilateur. Le démarreur progressif étant un régulateur de tension, à faible charge, il est possible de réduire la tension d'alimentation sans compromettre le fonctionnement du mécanisme.

Cela permet des économies d'énergie, mais il ne faut pas oublier que les thyristors en mode limitation de tension sont une charge non linéaire pour le réseau avec toutes les conséquences qui en découlent.

Il existe d'autres opportunités que les fabricants incluent dans leurs produits, mais le volume d'un article ne suffit pas pour les répertorier.

Méthode de sélection

Revenons maintenant à notre point de départ - au choix d'un appareil particulier.

De nombreux conseils donnés pour la sélection d'un convertisseur de fréquence s'appliquent également ici : sélectionnez d'abord les séries qui répondent aux exigences techniques de fonctionnalité, puis sélectionnez celles qui couvrent la plage de puissance pour un projet particulier, et parmi les autres, sélectionnez la série souhaitée en fonction d'autres critères - fabricant, fournisseur, service, prix, dimensions, etc.

Si vous devez sélectionner un démarreur progressif pour une pompe ou un ventilateur qui ne démarre pas plus de deux ou trois fois par heure, vous pouvez simplement sélectionner un modèle dont le courant nominal est égal ou supérieur au courant nominal du moteur en cours de démarrage. Ce cas couvre environ 80% des applications, et ne nécessite pas de consultation avec un spécialiste. Si la fréquence des démarrages par heure dépasse 10, la limitation de courant nécessaire et le retard de démarrage requis doivent être pris en compte. Dans ce cas, l'aide d'un fournisseur est très souhaitable, qui, en règle générale, dispose d'un programme pour sélectionner le modèle souhaité, ou au moins d'un algorithme de calcul. Données qui seront nécessaires au calcul : courant nominal du moteur, nombre de démarrages par heure, durée de démarrage requise, limitation de courant requise, durée d'arrêt requise, température ambiante, shunt prévu.

Si le moteur démarre plus de 30 fois par heure, il vaut la peine d'envisager l'utilisation d'un convertisseur de fréquence comme alternative, car même le choix d'un modèle de démarreur progressif plus puissant peut ne pas résoudre le problème. Et son prix sera déjà comparable au prix du convertisseur avec nettement moins de fonctionnalités et un sérieux impact sur la qualité du réseau.

Lien

Outre la connexion évidente de l'appareil au réseau et au moteur, il est nécessaire de déterminer le shunt.

Malgré le fait que le contacteur de dérivation commutera le courant nominal et non le courant de démarrage du moteur, il est toujours souhaitable d'utiliser un modèle conçu pour le démarrage direct - au moins pour la mise en œuvre d'un fonctionnement d'urgence. Lors de la connexion, faites attention Attention particulière pour la mise en phase - si vous connectez par erreur, par exemple, la phase A à l'entrée du démarreur progressif avec une autre phase à la sortie, alors lors de la première mise sous tension du contacteur de dérivation, un court-circuit se produira et l'appareil sera désactivé.

Certains démarreurs progressifs permettent la connexion dite à six fils, dont le schéma est illustré à la fig. 3. Cette connexion nécessite plus de câbles, mais permet d'utiliser le démarreur progressif avec un moteur beaucoup plus gros que le démarreur progressif lui-même.

Lors de l'installation du démarreur progressif, une autre propriété doit être gardée à l'esprit, ce qui conduit souvent à des malentendus (voir démarrage lourd "c"). Lors du calcul machine d'introduction pour un moteur raccordé directement au réseau, le courant nominal du moteur, qui circule longtemps, et le courant de démarrage, qui ne circule que quelques secondes, sont pris en compte. Lors de l'utilisation du démarreur progressif, le courant de démarrage est nettement inférieur, mais il circule beaucoup plus longtemps - jusqu'à une minute ou plus. L'automate ne peut pas "comprendre" cela et pense que le lancement est terminé depuis longtemps, et le courant qui circule, qui est plusieurs fois supérieur à celui nominal, est une conséquence de urgence, et arrête le système. Pour éviter cela, installez une machine spéciale avec la possibilité de définir un mode supplémentaire pour le processus de démarrage progressif ou sélectionnez une machine avec un courant nominal correspondant au courant de démarrage lors de l'utilisation du démarreur progressif. Dans le second cas, cette machine ne pourra pas protéger le moteur contre les surcharges, mais le démarreur progressif lui-même remplit cette fonction, de sorte que la protection du moteur ne sera pas affectée.

Résumons. Si le mécanisme dont vous souhaitez fluidifier le démarrage rentre dans toutes les limitations listées dans cet article, et que les possibilités offertes par les modèles de démarreurs progressifs disponibles vous conviennent, alors votre choix se porte sur un démarreur progressif. Les économies de coûts par rapport à l'utilisation d'un convertisseur de fréquence (remplacement du transformateur d'alimentation, augmentation de la puissance du générateur, remplacement du câble par un câble plus épais - choisissez votre cas) seront perceptibles. Si, pour une raison quelconque, le démarreur progressif ne convient pas, faites encore une fois attention aux convertisseurs de fréquence, qui, bien que plus chers, sont beaucoup plus fonctionnels.

Ruslan Khusainov, Ph.D., directeur technique de Santerno CJSC (Moscou)

Publicité

entraînement électrique 25.07.2017 Yaskawa Electric Corporation a annoncé la création du premier servomoteur au monde avec un amplificateur semi-conducteur intégré au nitrure de gallium. Le servomoteur Σ-7 F est la moitié de la taille des variateurs conventionnels, permettant des solutions plus compactes et efficaces.

Cette rubrique est dédiée à fondements théoriques régulation de fréquence et les principes de fonctionnement du démarreur progressif.

Comment fonctionne le convertisseur de fréquence

Convertisseur de fréquence- un appareil qui permet de contrôler la vitesse de rotation des moteurs électriques en modifiant la fréquence du courant électrique.

Pour comprendre le processus de régulation de fréquence, vous devez d'abord vous rappeler le principe de fonctionnement du cours de génie électrique moteur asynchrone.

La rotation de l'arbre du moteur est due à champ magnétique généré par les enroulements du stator. La fréquence synchrone de rotation du champ magnétique dépend de la fréquence de la tension d'alimentation f et s'exprime par la relation suivante :

où p est le nombre de paires de pôles du champ magnétique.

Sous l'action de la charge, la vitesse de rotation du rotor du moteur électrique diffère quelque peu de la vitesse de rotation de la taupe magnétique du stator en raison du glissement s :

Par conséquent, la fréquence de rotation du rotor du moteur électrique dépend de la fréquence de la tension d'alimentation :

Ainsi, la vitesse requise de l'arbre moteur np peut être obtenue en modifiant la fréquence f de la tension secteur. Le glissement n'augmente pas avec une modification de la vitesse de rotation et, par conséquent, les pertes de puissance pendant le processus de régulation sont insignifiantes.

Pour un fonctionnement efficace de l'entraînement électrique et pour garantir les valeurs maximales des principales caractéristiques du moteur électrique, il est nécessaire de modifier la tension d'alimentation en même temps que la fréquence.

La fonction de changement de tension, à son tour, dépend de la nature du moment de charge. A couple résistant constant Mc = const, la tension sur le stator doit être régulée proportionnellement à la fréquence :

Pour les boîtiers en mode ventilateur :

Lorsque le couple résistant est inversement proportionnel à la vitesse :

Ainsi, un contrôle régulier de la fréquence est assuré par une régulation simultanée de la fréquence et de la tension sur le stator du moteur à induction.

Fig 1. Schéma du convertisseur de fréquence

Sur la fig. 1. Un schéma fonctionnel type d'un convertisseur de fréquence basse tension est illustré. Au bas de la figure, pour chaque bloc, les graphiques des tensions et courants d'entrée et de sortie sont clairement indiqués.

Tout d'abord, la tension secteur (U BX) est amenée à l'entrée du redresseur (1). En outre, un filtre à condensateur (2) est utilisé pour lisser la tension redressée (U REP). Alors déjà pression constante(U d) est envoyé à l'entrée de l'onduleur (3), où le courant est reconverti du courant continu en courant alternatif, formant ainsi un signal de sortie avec la tension et la fréquence requises. Pour obtenir un signal sinusoïdal, un filtre de lissage est utilisé (4)

Pour une meilleure compréhension du principe de fonctionnement de l'onduleur, considérez le schéma de circuit du convertisseur de fréquence de la fig. 2

Riz. 2- schéma convertisseur de fréquence basse tension

Fondamentalement, les onduleurs utilisent la méthode de modulation de largeur d'impulsion (PWM). Le principe de cette méthode est d'allumer et d'éteindre alternativement les touches du générateur, en formant des impulsions de différentes durées (Fig. 3). Le signal sinusoïdal est obtenu grâce à l'inductance du moteur ou à l'utilisation d'un filtre de lissage supplémentaire.

Riz. 3. Sortie du variateur de fréquence

Ainsi, en contrôlant le processus marche-arrêt des interrupteurs de l'onduleur, nous pouvons générer un signal de sortie de la fréquence souhaitée, et donc contrôler les paramètres technologiques du mécanisme en modifiant la vitesse d'entraînement.

Théorie et principe de fonctionnement du démarreur progressif

En raison des particularités des processus transitoires se produisant lors du démarrage du moteur électrique, les courants d'enroulement atteignent 6 à 8 fois le courant nominal du moteur électrique et le couple sur son arbre atteint 150 à 200% de valeur nominale. Par conséquent, cela augmente le risque d'endommagement de la partie mécanique du moteur, et entraîne également une chute de la tension d'alimentation.

Pour résoudre ces problèmes en pratique, démarreurs progressifs pour moteurs électriques, fournissant une augmentation progressive de la charge actuelle.

En plus de réduire les charges de courant, les démarreurs progressifs vous permettent de : .

• Réduire l'échauffement des bobinages du moteur ;
• Réduire les chutes de tension lors du démarrage ;
• Assurer le freinage et le démarrage ultérieur du moteur à l'heure définie ;
• Réduisez les coups de bélier dans les conduites sous pression lorsque vous travaillez dans le cadre d'un entraînement de pompe ;
• Réduire les interférences électromagnétiques ;
• Assurer une protection complète du moteur électrique en cas de perte de phase, de surtension, de blocage, etc. ;
• Augmenter la fiabilité et la durabilité du système dans son ensemble.

Le principe de fonctionnement du SCP

Un schéma typique d'un démarreur progressif est illustré à la fig. une

Riz. 1. Schéma type d'un démarreur progressif

En modifiant l'angle d'ouverture des thyristors, la tension de sortie du démarreur progressif est régulée. Plus l'angle d'ouverture du thyristor est grand, plus la valeur de la tension de sortie alimentant le moteur électrique est grande.

Riz. 2. Formation de la tension de sortie du démarreur progressif

Considérant que l'amplitude du couple d'un moteur à induction est proportionnelle au carré de la tension, une diminution de la tension réduit l'amplitude du couple de l'arbre du moteur. En utilisant cette méthode, les courants de démarrage du moteur électrique sont réduits à une valeur de 2 ... 4 I NOM, tandis que le temps d'accélération est légèrement augmenté. Un changement visuel des caractéristiques mécaniques d'un moteur électrique asynchrone avec une diminution de la tension est illustré à la fig. 3

Fig 3. Caractéristiques mécaniques du moteur

La diminution de la charge de courant lors du démarrage progressif du moteur électrique est clairement illustrée à la fig. quatre.

Riz. 4. Le schéma de démarrage progressif du moteur à induction est affiché

Sur la fig. 1. Un circuit de démarreur progressif typique est illustré, cependant, il convient de noter que le circuit de démarrage progressif réel dépendra principalement de ses conditions de fonctionnement. Par exemple, un outil ménager et un moteur d'entraînement de concasseur industriel nécessitent des démarreurs progressifs différents. Les paramètres les plus importants, qui déterminent les modes de fonctionnement des démarreurs progressifs, sont le temps de démarrage et la surintensité maximale.

En fonction de ces paramètres, on distingue les modes de fonctionnement suivants des démarreurs progressifs :

• Normal: démarrage 10-20 secondes, courant au démarrage pas plus de 3,5 I nom.
• Lourd: démarrage environ 30 secondes, le courant au démarrage ne dépasse pas 4,5 I nom
• très lourd: Temps d'accélération illimité, systèmes à forte inertie, courant de démarrage dans la plage 5,5…8 I nom

Les démarreurs progressifs peuvent être divisés en groupes principaux suivants :

1. Contrôleurs de couple de démarrage
Ce type d'appareil contrôle une seule phase moteur triphasé. La commande monophasée permet de réduire le couple de démarrage du moteur moteur, mais en même temps, la diminution du courant de démarrage est insignifiante. Les dispositifs de ce type ne peuvent pas être utilisés pour réduire les charges de courant pendant la période de démarrage, ainsi que pour démarrer des charges à forte inertie. Cependant, ils ont trouvé une application dans des systèmes avec des moteurs asynchrones monophasés.

2. Régulateurs de tension en boucle ouverte
Ce type d'appareil fonctionne selon le principe suivant : l'utilisateur fixe la valeur de la tension initiale et le temps de sa montée à la valeur nominale et inversement. Les régulateurs de tension sans rétroaction peuvent contrôler à la fois deux et trois phases du moteur électrique. De tels régulateurs fournissent une réduction du courant de démarrage en réduisant la tension pendant le processus de démarrage.

3. Régulateurs de tension avec retour d'information
Ce type de démarreur progressif est un modèle plus avancé des dispositifs décrits ci-dessus. La présence de rétroaction sur vous permet de contrôler le processus d'augmentation de la tension, en obtenant le mode optimal de démarrage du moteur électrique. Les données sur la charge actuelle vous permettent également d'organiser une protection complète du moteur électrique contre les surcharges, les déséquilibres de phase, etc.

4. Régulateurs de courant avec rétroaction
Les contrôleurs de courant en boucle fermée sont les démarreurs progressifs les plus avancés. Le principe de fonctionnement repose sur la régulation directe du courant et non de la tension. Cela vous permet d'obtenir le contrôle le plus précis du démarrage du moteur électrique et facilite également la configuration et la programmation du démarreur progressif.

Qui veut forcer, dépenser son argent et son temps sur le rééquipement d'appareils et de mécanismes qui fonctionnent déjà parfaitement ? Comme le montre la pratique - beaucoup. Bien que tout le monde ne rencontre pas dans la vie des équipements industriels équipés de puissants moteurs électriques, ils rencontrent constamment, bien que moins voraces et puissants, des moteurs électriques dans la vie de tous les jours. Eh bien, tout le monde a utilisé l'ascenseur, c'est sûr.

Le fait est que pratiquement tous les moteurs électriques, au moment du démarrage ou de l'arrêt du rotor, subissent des charges énormes. Plus le moteur et l'équipement qu'il entraîne sont puissants, plus le coût de son fonctionnement est élevé.

Probablement, la charge la plus importante qui tombe sur le moteur au moment du démarrage est un excès multiple, bien qu'à court terme, du courant de fonctionnement nominal de l'unité. Après quelques secondes de fonctionnement, lorsque le moteur électrique atteint sa vitesse nominale, le courant consommé par celui-ci reviendra également à des niveaux normaux. Pour assurer l'alimentation électrique nécessaire doivent augmenter la capacité des équipements électriques et des lignes conductrices ce qui fait grimper leurs prix.

Lors du démarrage d'un moteur électrique puissant, en raison de sa forte consommation, il se produit un "abaissement" de la tension d'alimentation, ce qui peut entraîner des dysfonctionnements ou une panne des équipements alimentés avec lui à partir de la même ligne. De plus, la durée de vie des équipements d'alimentation est réduite.

En cas de situations d'urgence qui ont provoqué l'épuisement du moteur ou sa forte surchauffe, les propriétés de l'acier du transformateur peuvent changerà tel point qu'après réparation, le moteur perdra jusqu'à trente pour cent de sa puissance. Dans de telles circonstances, il n'est plus adapté à un fonctionnement ultérieur et doit être remplacé, ce qui n'est pas non plus bon marché.

A quoi sert un démarrage progressif ?

Il semblerait que tout soit correct et que l'équipement soit conçu pour cela. Mais il y a toujours un "mais". Dans notre cas, il y en a plusieurs :

• au moment du démarrage du moteur électrique, le courant d'alimentation peut dépasser le courant nominal de quatre fois et demie à cinq fois, ce qui entraîne un échauffement important des enroulements, et ce n'est pas très bon;
• le démarrage du moteur par connexion directe entraîne des à-coups, qui affectent principalement la densité des mêmes enroulements, augmentant le frottement des conducteurs pendant le fonctionnement, accélère la destruction de leur isolation et, avec le temps, peut conduire à un court-circuit entre spires ;
• les à-coups et vibrations précités sont transmis à l'ensemble de l'unité entraînée. Ce n'est pas sain du tout, parce que peut endommager ses pièces mobiles: systèmes engrenages, des courroies d'entraînement, des bandes transporteuses ou imaginez-vous simplement dans un ascenseur à secousses. Dans le cas des pompes et des ventilateurs, il s'agit du risque de déformation et de destruction des turbines et des aubes ;
• n'oubliez pas les produits qui peuvent se trouver sur la chaîne de production. Ils peuvent tomber, s'effriter ou se casser à cause d'une telle secousse ;
• Eh bien, et probablement le dernier des points qui méritent l'attention est le coût d'exploitation d'un tel équipement. Nous parlons non seulement de réparations coûteuses associées à des charges critiques fréquentes, mais également d'une quantité tangible d'électricité dépensée de manière inefficace.

Il semblerait que toutes les difficultés opérationnelles ci-dessus ne soient inhérentes qu'à un outil puissant et encombrant équipement industriel, Cependant, ce n'est pas le cas. Tout cela peut devenir un casse-tête pour tout profane moyen. Tout d'abord, cela s'applique aux outils électriques.

Les spécificités de l'utilisation d'unités telles que des scies sauteuses électriques, des perceuses, des meuleuses et similaires impliquent de multiples cycles de démarrage et d'arrêt dans une période de temps relativement courte. Ce mode de fonctionnement affecte dans la même mesure leur durabilité et leur consommation d'énergie, ainsi que leurs homologues industriels. Cependant, il ne faut pas oublier que les systèmes démarrage en douceur incapable de contrôler la vitesse du moteur ou inverser leur sens. Il est également impossible d'augmenter le couple de démarrage ou de réduire le courant en dessous de ce qui est nécessaire pour démarrer la rotation du rotor du moteur.

Options pour les systèmes de démarrage progressif des moteurs électriques

Système étoile-triangle

L'un des systèmes de démarrage industriels les plus utilisés moteurs à induction. Son principal atout est la simplicité. Le moteur démarre lorsque les enroulements du système en étoile sont commutés, après quoi, lorsque la vitesse nominale est réglée, il passe automatiquement en commutation delta. Ce genre de début vous permet d'atteindre un courant presque un tiers inférieur qu'avec le démarrage direct du moteur électrique.

Cependant, cette méthode n'est pas adaptée aux mécanismes à faible inertie de rotation. Ceux-ci incluent, par exemple, les ventilateurs et les petites pompes en raison de la petite taille et du poids de leurs turbines. Au moment du passage de la configuration "étoile" à la configuration "delta", ils réduiront fortement la vitesse ou s'arrêteront complètement. En conséquence, après la commutation, le moteur électrique redémarre essentiellement. Autrement dit, au final, vous réaliserez non seulement des économies sur les ressources du moteur, mais, très probablement, vous obtiendrez un dépassement d'électricité.

Démarreur progressif de moteur électronique

Le démarrage progressif du moteur peut être effectué à l'aide de triacs inclus dans le circuit de commande. Il existe trois schémas pour une telle inclusion: monophasé, biphasé et triphasé. Chacun d'eux diffère respectivement par sa fonctionnalité et son coût final.

Ces régimes généralement il est possible de réduire le courant de démarrage jusqu'à deux ou trois nominaux. De plus, il est possible de réduire l'échauffement important inhérent au système étoile-triangle précité, ce qui contribue à une augmentation de la durée de vie des moteurs électriques. Du fait que le démarrage du moteur est contrôlé en réduisant la tension, l'accélération du rotor s'effectue en douceur et non brusquement, comme dans d'autres schémas.

En général, plusieurs tâches clés sont attribuées aux systèmes de démarrage progressif du moteur :

• le principal - abaisser le courant de démarrage à trois ou quatre nominaux;
• réduction de la tension d'alimentation du moteur, en présence de capacités et de câblage appropriés ;
• amélioration des paramètres de démarrage et de freinage ;
• protection d'urgence du réseau contre les surcharges de courant.

Circuit de démarrage monophasé

Ce schéma est conçu pour démarrer des moteurs électriques d'une puissance ne dépassant pas onze kilowatts. Cette option est utilisée s'il est nécessaire d'atténuer l'impact au démarrage et que le freinage, le démarrage progressif et la réduction du courant de démarrage n'ont pas d'importance. D'abord à cause de l'impossibilité d'organiser ces derniers dans un tel schéma. Mais en raison de la production moins chère de semi-conducteurs, y compris les triacs, ils sont abandonnés et rarement trouvés ;

Circuit de démarrage biphasé

Un tel schéma est conçu pour réguler et démarrer des moteurs d'une puissance allant jusqu'à deux cent cinquante watts. Ces systèmes de démarrage progressif parfois équipé d'un contacteur de dérivation pour réduire le coût du dispositif, cela ne résout cependant pas le problème de l'alimentation asymétrique des phases, ce qui peut conduire à une surchauffe ;

Circuit de démarrage triphasé

Ce circuit est le système de démarrage progressif le plus fiable et le plus polyvalent pour les moteurs électriques. La puissance maximale des moteurs commandés par un tel dispositif est limitée exclusivement par l'endurance thermique et électrique maximale des triacs utilisés. Le sien la polyvalence vous permet de mettre en œuvre de nombreuses fonctions tels que : frein dynamique, flyback ou équilibrage du champ magnétique et de la limitation de courant.

Un élément important du dernier des circuits mentionnés est le contacteur de dérivation, qui a été mentionné précédemment. Il permet d'assurer le régime thermique correct du système de démarrage progressif du moteur électrique, une fois que le moteur a atteint son régime de fonctionnement normal, en l'empêchant de surchauffer.

Les démarreurs progressifs de moteurs électriques qui existent aujourd'hui, en plus des propriétés ci-dessus, sont conçus pour leur fonctionnement conjoint avec divers contrôleurs et systèmes d'automatisation. Ils ont la capacité de s'allumer sur commande de l'opérateur ou du système de contrôle global. Dans de telles circonstances, au moment de la mise sous tension des charges, des interférences peuvent se produire et entraîner des dysfonctionnements de l'automatisation. Par conséquent, il convient de prendre soin des systèmes de protection. L'utilisation de circuits de démarrage progressif peut réduire considérablement leur impact.