L'avviamento graduale di un motore a induzione è sempre un compito difficile, perché l'avvio di un motore a induzione richiede molta corrente e coppia, che possono bruciare l'avvolgimento del motore. Gli ingegneri suggeriscono e implementano costantemente soluzioni tecniche interessanti per superare questo problema, come l'uso di un circuito di commutazione, un autotrasformatore, ecc.

Attualmente, tali metodi sono utilizzati in varie installazioni industriali per il buon funzionamento dei motori elettrici.

Dalla fisica è noto il principio di funzionamento di un motore elettrico a induzione, la cui essenza consiste nell'utilizzare la differenza tra le frequenze di rotazione dei campi magnetici dello statore e del rotore. Il campo magnetico del rotore, cercando di raggiungere il campo magnetico dello statore, contribuisce all'eccitazione di un grande corrente di partenza. Il motore gira a pieno regime, mentre il valore della coppia aumenta anche seguendo la corrente. Di conseguenza, l'avvolgimento dell'unità potrebbe essere danneggiato a causa del surriscaldamento.

Pertanto, diventa necessario installare un avviatore statico. Gli avviatori graduali per motori asincroni trifase aiutano a proteggere le unità dalla corrente e dalla coppia elevate iniziali risultanti dall'effetto di scorrimento del motore a induzione.

Vantaggi dell'utilizzo di un circuito con soft starter (SCD):

1. riduzione della corrente di avviamento;
2. riduzione dei costi energetici;
3. migliorare l'efficienza;
4. costo relativamente basso;
5. raggiungere la velocità massima senza danneggiare l'unità.

Come avviare il motore senza problemi?

Esistono cinque metodi di base per l'avvio graduale.

• È possibile creare una coppia elevata aggiungendo una resistenza esterna al circuito del rotore come mostrato nella figura.

• Includendo un trasformatore automatico nel circuito, la corrente e la coppia di avviamento possono essere mantenute riducendo la tensione iniziale. Vedi l'immagine qui sotto.

• L'avviamento diretto è il modo più semplice ed economico perché il motore a induzione è collegato direttamente all'alimentazione.
• Collegamenti su una configurazione di avvolgimento speciale: il metodo è applicabile ai motori destinati al funzionamento in condizioni normali.

• L'uso di SCP è il più avanzato di tutti i metodi elencati. Qui, i dispositivi a semiconduttore come i tiristori o gli SCR che regolano la velocità di un motore a induzione sostituiscono con successo i componenti meccanici.

Regolatore di velocità del motore del collettore

La maggior parte dei circuiti degli elettrodomestici e degli utensili elettrici sono stati creati sulla base di un motore elettrico a collettore da 220 V. Questa richiesta è dovuta alla sua versatilità. Le unità possono essere alimentate a tensione continua o alternata. Il vantaggio del circuito è dovuto alla fornitura di una coppia di spunto efficace.

Per ottenere un inizio più fluido e avere la possibilità di regolare la velocità, vengono utilizzati i regolatori di velocità.

Ad esempio, è possibile avviare un motore elettrico con le proprie mani in questo modo.

Conclusione

Gli avviatori statici sono progettati e costruiti per limitare l'aumento delle prestazioni di avviamento del motore. In caso contrario, fenomeni indesiderati possono causare danni all'unità, bruciature degli avvolgimenti o surriscaldamento dei circuiti di lavoro. Per una lunga durata, è importante che il motore trifase funzioni senza sbalzi di tensione, in modalità soft start.

Non appena il motore a induzione raggiunge la velocità desiderata, viene inviato un segnale per aprire il relè del circuito. L'unità è pronta per funzionare a piena velocità senza surriscaldamento e guasti del sistema. I metodi presentati possono essere utili per risolvere problemi industriali e domestici.

Gli avviatori statici per motori sono dispositivi statici elettronici o elettromeccanici progettati per l'accelerazione morbida e la decelerazione graduale e la protezione dei motori a induzione trifase.

Gli avviatori statici dell'avviatore statico agiscono per ridurre la quantità di corrente di avviamento e aiutano a far corrispondere la coppia del motore e la coppia di carico.

Il principio di funzionamento dell'avviatore statico

La tensione fornita al motore è controllata modificando l'angolo di apertura dei tiristori. Il dispositivo contiene due tiristori back-to-back progettati per semicicli positivi e negativi. La forza di corrente nella terza fase, lasciata senza controllo, è la somma delle correnti delle fasi controllate.

Dopo la messa a punto, il valore della coppia di avviamento della macchina viene ottimizzato su una corrente di avviamento estremamente bassa. Il valore della corrente del motore diminuisce parallelamente al valore della tensione di avviamento impostata all'avvio. L'entità della coppia di spunto diminuisce in una relazione quadratica con la tensione.

Il livello di tensione controlla la corrente di avviamento e la coppia del motore all'avvio e all'arresto del motore.

La presenza di contatti di bypass nel dispositivo, che bypassano i tiristori, aiuta a ridurre le perdite di calore nei tiristori e, di conseguenza, a ridurre il riscaldamento dell'intero dispositivo. Il sistema di arco elettronico integrato protegge i contatti in caso di danni dovuti a malfunzionamenti imprevisti, come interruzioni di corrente, vibrazioni o contatti difettosi.

Equilibrio di polarità

Lo svantaggio del controllo a 2 fasi nell'avviatore statico di un motore asincrono si manifesta nella comparsa di una corrente continua causata dal taglio di fase e dalla sovrapposizione di correnti di fase, in cui si verifica un forte rumore acustico emesso dal motore elettrico.

L'uso del metodo della "polarità di bilanciamento" riduce significativamente l'influenza dei valori CC durante l'accelerazione del motore, rispettivamente prestazione acustica partendo, ciò si ottiene bilanciando semionde di diversa polarità durante l'accelerazione del motore.

Interfaccia del dispositivo

L'interfaccia dell'avviatore statico dell'avviatore statico "uomo-macchina" consente di configurare i parametri, facilitando e semplificando notevolmente il processo di avviamento e funzionamento del motore. Il controllo della pompa integrato previene i colpi d'ariete.

Fig 4. Schema di combinazione avviatore statico motore - alimentatore conCOME-interfaccia

L'interfaccia è composta da due display con indicatori di segmento e un display LCD che consente la visibilità a notevole distanza, include una descrizione dei parametri e dei messaggi.

Le caratteristiche hardware includono la selezione della modalità di programmazione e le opzioni della lingua. Copia i parametri da un dispositivo all'altro, aumentando la velocità di programmazione, aumentando l'affidabilità delle apparecchiature e potendo correggere e inserire parametri identici sulle stesse macchine.

Soft start per motore monofase

Partenza morbida motore elettrico monofase, usato nella vita di tutti i giorni, si attiva quando ~ U è applicato alle uscite L1 e L2.

C'è un aumento del valore della tensione lineare per un certo periodo di tempo fino al raggiungimento del suo valore limite. Conclusioni T-2 e T-3 sono costantemente alimentati dalla rete. Il tempo di processo è regolato dal regolatore, nell'intervallo fino a 20 sec. Con un aumento dei parametri di tensione, si verifica un aumento della coppia. Al termine dell'avviamento, il motore viene collegato dalla rete tramite un contattore di bypass (bypass).

Avviamento graduale del motore della pompa

Un avviatore statico per una pompa che utilizza un convertitore di frequenza esegue le seguenti operazioni:

1. Implementazione di soft start-up e frenatura del gruppo pompante.
2. Produzione di commutazioni automatiche in funzione degli indicatori di livello e dei parametri di pressione del liquido.
3. Protezione dell'unità dal "funzionamento a secco", cioè senza liquido.
4. Protezione dell'unità in caso di diminuzione critica dei parametri di tensione.
5. Implementazione di azioni di protezione contro le sovratensioni all'ingresso del convertitore.
6. Segnali di accensione, spegnimento dell'unità e in caso di incidente.
7. Fornisce il riscaldamento locale.

Il motore elettrico è collegato da contatti U,V,W convertitore di frequenza. Il pulsante di avvio SB2 attiva il relè K1 attraverso il suo gruppo di contatti, gli ingressi STF e PS del convertitore di frequenza sono collegati, che produce inizio morbido elettropompa, che viene eseguita secondo l'ipoteca Software incluso nella configurazione del dispositivo.

Il sensore di pressione BP1 è alimentato dall'ingresso del convertitore, il che consente di avere un feedback nel circuito di stabilizzazione della pressione. Il funzionamento di questo sistema si verifica quando si fornisce un controller PID. Il potenziometro K1 o un convertitore di frequenza svolgono la funzione di mantenimento dei parametri di pressione impostati. Il gruppo di pompaggio, quando si verifica una marcia "a secco", deve essere spento per protezione, in questo caso i contatti 7-8 nel circuito della bobina del relè K3 si chiudono, lo spegnimento avviene quando il sensore di marcia "a secco" collegato dalla resistenza il relè A2 viene attivato. Il relè K2 svolge una funzione protettiva per spegnere il motore elettrico dell'unità in caso di incidente. In caso di incidente, la spia НL1 si accende, la spia НL2 si accende dopo che il sensore ha risposto a una diminuzione del livello dell'acqua, a un valore inaccettabile.

Il relè termico VK1 accende il riscaldamento dell'armadio elettrico del contattore KM1, dei riscaldatori elettrici EK1 ed EK2. Il dispositivo è protetto dalla corrente di cortocircuito e dal sovraccarico tramite QF1 automatico.

Caratteristiche dell'avviatore statico ad alta tensione

Per caratteristiche distintive relazionare:

1. La presenza del controllo in fibra ottica dei tiristori.
2. Gestione su microprocessori.
3. Capacità di lavorare a temperature elevate.
4. Possibilità di impostare vari algoritmi e caratteristiche di avviamento e frenata tipi diversi carichi.
5. Capacità di protezione intellettuale.
6. Capacità di iniziare con fonti di alimentazione deboli.
7. Implementazione del grado di protezione da IP 00 a IP 65

Importante: durante la regolazione dell'avviatore statico, è necessario che il tempo di accelerazione impostato sia maggiore del tempo di accelerazione fisica del motore, altrimenti esiste la possibilità di danni al dispositivo, in quanto i contatti di bypass interni vengono chiusi allo scadere del tempo di avviamento. Nel caso in cui il motore non acceleri, il sistema di contatto di bypass potrebbe non funzionare.

Importante: il riavvio automatico è pericoloso non solo danneggiando il dispositivo, ma può anche causare la morte e lesioni gravi.

Il comando di avvio deve essere ripristinato prima del comando di ripristino, poiché se è presente un comando di avvio dopo il comando di ripristino, viene eseguito automaticamente un riavvio. Ciò è particolarmente vero per la protezione del motore.

Per motivi di sicurezza, si consiglia di collegare un'uscita di errore generale al sistema di controllo.

Raccomandazione: l'indesiderabilità dell'avvio automatico impone la necessità di collegare componenti aggiuntivi, ad esempio un dispositivo di mancanza di fase o di carico, con i circuiti di controllo e di corrente principale.

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azionamento elettrico

Antipasti: la scelta giusta

In precedenza abbiamo discusso le caratteristiche dei convertitori di frequenza e oggi è il turno degli avviatori statici (avviatori statici, avviatori statici - un unico termine non si è ancora stabilizzato e in questo articolo useremo il termine "avviatore graduale" - SCP) .

A volte dalle labbra dei venditori si deve sentire l'opinione che è facile scegliere un avviatore statico, dicono che questo non è un convertitore di frequenza, qui è solo necessario organizzare un avvio. Questo non è vero. Un soft starter è più difficile da scegliere. Proviamo a capire qual è questa complessità.

Scopo di SCP

Come suggerisce il nome, il compito del dispositivo è organizzare inizio regolare motore a induzione corrente alternata. Il fatto è che durante l'avviamento diretto (cioè quando il motore è collegato alla rete tramite un avviatore convenzionale), il motore consuma una corrente di avviamento che è 5-7 volte la corrente nominale e sviluppa una coppia di spunto notevolmente superiore a quello valutato. Tutto ciò porta a due gruppi di problemi:

1) L'avvio è troppo veloce e ciò porta a vari problemi: shock idraulici, strappi nel meccanismo, selezione dell'urto del gioco, rottura dei nastri trasportatori, ecc.

2) La partenza è pesante e non può essere completata. Qui, per prima cosa è necessario definire il termine "partenza dura" e le possibilità della sua "facilitazione" con l'aiuto dell'avviatore statico. "Heavy start" di solito include tre tipi di avvio:

a) avviamento, "pesante" per la rete di fornitura - la rete richiede una corrente che difficilmente può o non può fornire affatto. Caratteristiche: durante l'avviamento gli automi all'ingresso del sistema si spengono, durante l'avviamento le luci si spengono e alcuni relè e contattori si spengono, il generatore di alimentazione si ferma. Molto probabilmente, UPP risolverà davvero la questione qui. Tuttavia, va ricordato che nel migliore dei casi, la corrente di avviamento può essere ridotta al 250%. corrente nominale motore e, se ciò non bastasse, c'è solo una soluzione: è necessario utilizzare un convertitore di frequenza.
b) Il motore non può avviare il meccanismo all'avviamento diretto: non gira affatto o "si blocca" a una certa velocità e rimane su di esso fino all'attivazione della protezione. Purtroppo, l'avviatore statico non lo aiuterà: il motore non ha una coppia sufficiente sull'albero. È possibile che un convertitore di frequenza riesca a far fronte all'attività, ma questo caso richiede un'indagine.
c) Il motore accelera con sicurezza il meccanismo, ma non ha il tempo di raggiungere la frequenza nominale: viene attivata la macchina automatica all'ingresso. Questo accade spesso su ventilatori pesanti con una velocità abbastanza elevata. Molto probabilmente un avviatore statico aiuterà qui, ma il rischio di guasto rimane. Più il meccanismo è vicino alla velocità nominale al momento dell'operazione di protezione, maggiore è la probabilità di successo.

Organizzazione di start-up con soft starter

Il principio di funzionamento dell'avviatore statico è che la tensione fornita dalla rete attraverso l'avviatore statico al carico è limitata da speciali interruttori di alimentazione - triac (o tiristori collegati in controparallelo) - vedere fig. 1. Di conseguenza, è possibile regolare la tensione sul carico.

Un po' di teoria: il processo di start up è un processo di trasformazione energia elettrica fonte di alimentazione nell'energia cinetica del meccanismo funzionante alla velocità nominale. In modo molto semplificato, questo processo può essere descritto come segue: durante l'accelerazione, la resistenza del motore R aumenta da molto piccola a motore fermo a abbastanza grande alla velocità nominale, quindi la corrente, che secondo la legge di Ohm è uguale a:

I = U / R (1)

risulta essere molto grande e il trasferimento di energia

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

molto veloce. Se è installato un avviatore statico tra la rete e il motore, la formula (1) agisce sulla sua uscita e la formula (2) agisce sull'ingresso. È chiaro che la corrente in entrambe le formule è la stessa. L'avviatore statico limita la tensione sul motore, aumentandola gradualmente man mano che accelera in seguito all'aumento della resistenza, limitando così la corrente assorbita. Pertanto, secondo la formula (2), a parità di energia richiesta E e tensione di rete U, minore è la corrente I, maggiore è il tempo di avviamento t. Da ciò si può vedere che riducendo la tensione, sia i problemi associati all'avvio troppo rapido, sia i problemi associati alta corrente consumato dalla rete.

Tuttavia, i nostri calcoli non hanno tenuto conto del carico, che necessita di una coppia aggiuntiva per accelerare e, di conseguenza, di una corrente aggiuntiva, quindi è impossibile ridurre troppo la corrente. Se il carico è elevato, la coppia sull'albero motore potrebbe non essere sufficiente anche con un avviamento diretto, per non parlare di un avviamento a bassa tensione: questa è l'opzione di avviamento forzato "b" sopra descritta. Se, con una diminuzione della corrente, la coppia risulta essere sufficiente per l'accelerazione, ma il tempo nella formula (2) aumenta, la macchina potrebbe funzionare - dal suo punto di vista, il tempo per il flusso di corrente, superando notevolmente il valore nominale, è inaccettabilmente lungo (opzione hard start "c").

Le principali caratteristiche dell'avviatore statico. Possibilità di controllo della corrente. In sostanza, questa è la capacità dell'avviatore statico di regolare la tensione in modo che la corrente cambi secondo una determinata caratteristica. Questa funzione viene comunemente chiamata avvio nella funzione corrente. Gli avviatori statici più semplici, che non hanno tale opportunità, regolano semplicemente la tensione in funzione del tempo, ad es. la tensione sul motore aumenta gradualmente da iniziale a nominale per un determinato tempo. In molti casi questo è sufficiente, soprattutto quando si risolvono problemi del gruppo 1. Ma se il motivo principale dell'installazione dell'avviatore statico è la limitazione di corrente, allora è indispensabile una regolazione precisa. Questa funzione è particolarmente importante quando, a causa della potenza limitata della rete (trasformatore piccolo, generatore debole, cavo sottile, ecc.), il superamento della corrente massima consentita è irto di incidenti. Inoltre, gli avviatori statici con controllo della corrente sono in grado di realizzare il suo aumento graduale all'inizio del processo di avviamento, il che è particolarmente importante quando si opera con generatori, che sono molto sensibili agli sbalzi di carico improvvisi.

La necessità di smistamento.

Al termine del processo di avvio e raggiungimento tensione nominale sul motore, è opportuno rimuovere l'avviatore statico dal circuito di alimentazione. A tale scopo viene utilizzato un contattore di bypass, che collega in fasi l'ingresso e l'uscita dell'avviatore statico (vedere Fig. 2).

Al comando dell'avviatore statico, questo contattore si chiude e la corrente scorre attorno al dispositivo, consentendo il completo raffreddamento dei suoi elementi di potenza. Tuttavia, anche in assenza di un circuito shunt, quando la corrente nominale scorre attraverso i triac durante l'intero funzionamento del motore corrente di alimentazione, il loro riscaldamento rispetto alla modalità di avvio risulta essere piccolo, pertanto molti soft starter consentono il funzionamento senza deviazioni. Il prezzo per questa possibilità è una corrente nominale leggermente inferiore e un aumento significativo di peso e dimensioni dovuto al dissipatore di calore necessario per rimuovere il calore dagli interruttori di alimentazione. Alcuni soft starter sono costruiti sul principio opposto: un contattore di bypass è già integrato e non sono progettati per funzionare senza bypass, quindi, a causa della riduzione dei radiatori di raffreddamento, le loro dimensioni risultano minime. Ciò ha un effetto positivo sia sul prezzo che sullo schema di connessione risultante, ma il loro tempo di funzionamento in modalità di avvio è inferiore rispetto ad altri dispositivi.

Numero di fasi regolabili.

In base a questo parametro, gli avviatori statici sono suddivisi in bifase e trifase. In bifase, come suggerisce il nome, le chiavi sono installate solo in due fasi, mentre la terza è collegata direttamente al motore. Pro: riscaldamento ridotto, dimensioni e prezzo ridotti.

Contro - assorbimento di corrente di fase non lineare e asimmetrico, che, sebbene parzialmente compensato da appositi algoritmi di controllo, influisce comunque negativamente sulla rete e sul motore. Tuttavia, con lanci rari, queste carenze possono essere trascurate.

Controllo digitale. Il sistema di controllo dell'avviatore statico può essere digitale e analogico. Gli avviatori statici digitali sono generalmente implementati su un microprocessore e consentono un controllo molto flessibile del processo operativo del dispositivo e ne implementano una varietà caratteristiche aggiuntive e protezione, oltre a fornire indicazioni e comunicazioni convenienti con i sistemi di controllo di livello superiore. Nel controllo degli avviatori graduali analogici vengono utilizzati elementi operativi, quindi la loro ricchezza funzionale è limitata, l'impostazione viene eseguita da potenziometri e interruttori e la comunicazione con i sistemi di controllo esterni viene solitamente eseguita utilizzando dispositivi aggiuntivi.

Funzioni aggiuntive

Protezione. Tranne il tuo funzione principale- organizzazione dell'avviamento graduale - gli avviatori graduali contengono un complesso di protezione del meccanismo e del motore. Di norma, questo complesso include la protezione elettronica contro il sovraccarico e i guasti del circuito di alimentazione. Un set aggiuntivo può includere la protezione contro il superamento del tempo di avviamento, contro lo squilibrio di fase, il cambio di sequenza delle fasi, la corrente troppo bassa (protezione contro la cavitazione nelle pompe), dal surriscaldamento dei radiatori dell'avviatore statico, dalla riduzione della frequenza di rete, ecc. Molti modelli possono essere collegati a un termistore o relè termico integrato nel motore. Tuttavia, va ricordato che l'avviatore statico non può proteggere se stesso o la rete da un cortocircuito nel circuito di carico. Ovviamente la rete sarà protetta da una macchina introduttiva, ma in caso di cortocircuito inevitabilmente il soft starter si guasterà. Una certa consolazione può essere solo che un cortocircuito con una corretta installazione non si verifica all'istante e, nel processo di riduzione della resistenza del carico, l'avviatore statico si spegnerà definitivamente, ma non è necessario riaccenderlo senza stabilire il motivo dell'arresto .

Velocità ridotta. Alcuni soft starter sono in grado di implementare il cosiddetto controllo di pseudo-frequenza, il trasferimento del motore a una velocità ridotta. Potrebbero esserci diverse di queste velocità ridotte, ma sono sempre rigorosamente definite e non possono essere regolate dall'utente.

Inoltre, il funzionamento a queste velocità è molto limitato nel tempo. Di norma, queste modalità vengono utilizzate nel processo di debug o quando è necessario mettere a punto il meccanismo posizione desiderata prima di iniziare il lavoro o al termine dello stesso.

Frenare. Non pochi modelli possono essere applicati all'avvolgimento del motore DC, che porta a una frenata intensiva dell'azionamento. Questa funzione è solitamente necessaria sui sistemi con carico attivo– ascensori, trasportatori inclinati, ad es. sistemi che possono muoversi da soli in assenza di freno. A volte questa funzione è necessaria per pre-avviare una ventola che sta ruotando nella direzione opposta a causa del tiraggio o dell'azione di un'altra ventola.

Avvia a spinta. Viene utilizzato in meccanismi con coppia di spunto elevata. La funzione consiste nel fatto che all'inizio dell'avvio, la piena tensione di rete viene applicata al motore per un breve periodo (frazioni di secondo) e il meccanismo si rompe, dopodiché si verifica un'ulteriore accelerazione nel modalità normale.

Risparmio energetico nel carico della pompa e della ventola. Poiché il soft starter è un regolatore di tensione, a carico leggero è possibile ridurre la tensione di alimentazione senza compromettere il funzionamento del meccanismo.

Ciò consente un risparmio energetico, ma non bisogna dimenticare che i tiristori in modalità di limitazione della tensione sono un carico non lineare per la rete con tutte le conseguenze che ne derivano.

Ci sono altre opportunità che i produttori includono nei loro prodotti, ma il volume di un articolo non è sufficiente per elencarle.

Metodo di selezione

Ora torniamo al punto di partenza: alla scelta di un particolare dispositivo.

Molti dei suggerimenti forniti per la scelta di un convertitore di frequenza si applicano anche qui: selezionare prima le serie che soddisfano i requisiti tecnici per la funzionalità, quindi selezionare da esse quelle che coprono la gamma di potenza per un particolare progetto e, dal resto, selezionare la serie desiderata secondo altri criteri: produttore, fornitore, servizio, prezzo, dimensioni, ecc.

Se è necessario selezionare un avviatore statico per una pompa o un ventilatore che si avvia non più di due o tre volte all'ora, è sufficiente selezionare un modello la cui corrente nominale sia uguale o maggiore della corrente nominale del motore avviato. Questo caso copre circa l'80% delle domande e non richiede la consultazione di uno specialista. Se la frequenza di avviamenti all'ora supera 10, è necessario tenere conto sia della necessaria limitazione di corrente che del ritardo di avvio richiesto. In questo caso, è molto desiderabile l'aiuto di un fornitore che, di regola, ha un programma per selezionare il modello desiderato o almeno un algoritmo di calcolo. Dati necessari per il calcolo: corrente nominale del motore, numero di avviamenti all'ora, durata di avviamento richiesta, limitazione di corrente richiesta, durata di arresto richiesta, temperatura ambiente, derivazione prevista.

Se il motore si avvia più di 30 volte all'ora, vale la pena considerare l'utilizzo di un convertitore di frequenza in alternativa, poiché anche la scelta di un modello di avviatore statico più potente potrebbe non risolvere il problema. E il suo prezzo sarà già paragonabile al prezzo del convertitore con funzionalità significativamente inferiori e un grave impatto sulla qualità della rete.

Connessione

Oltre all'ovvia connessione del dispositivo alla rete e al motore, è necessario determinare lo smistamento.

Nonostante il contattore di bypass commuterà la corrente nominale e non di avviamento del motore, è comunque auspicabile utilizzare un modello progettato per l'avviamento diretto, almeno per l'implementazione del funzionamento di emergenza. Durante la connessione, prestare attenzione Attenzione speciale alla fase - se si collega erroneamente, ad esempio, la fase A all'ingresso dell'avviatore statico con un'altra fase all'uscita, alla prima accensione del contattore di bypass si verificherà un cortocircuito e il dispositivo verrà disabilitato.

Alcuni soft starter consentono il cosiddetto collegamento a sei fili, il cui schema è riportato in fig. 3. Questa connessione richiede più cavi, ma consente di utilizzare l'avviatore statico con un motore molto più grande dell'avviatore statico stesso.

Quando si installa l'avviatore statico, è necessario tenere presente un'altra proprietà, che spesso porta a malintesi (vedere avviamento pesante "c"). Quando si calcola macchina introduttiva per un motore collegato direttamente alla rete si tiene conto della corrente nominale del motore, che scorre a lungo, e della corrente di spunto, che scorre solo per pochi secondi. Quando si utilizza l'avviatore statico, la corrente di avviamento è notevolmente inferiore, ma scorre molto più a lungo, fino a un minuto o più. L'automa non riesce a "capire" questo e ritiene che il lancio sia stato completato molto tempo fa, e il flusso di corrente, che è molte volte superiore a quello nominale, è una conseguenza di emergenza e chiude il sistema. Per evitare ciò, installare una macchina speciale con la possibilità di impostare una modalità aggiuntiva per il processo di avviamento graduale o selezionare una macchina con una corrente nominale corrispondente alla corrente di avviamento quando si utilizza l'avviatore statico. Nel secondo caso, questa macchina non sarà in grado di proteggere il motore dai sovraccarichi, ma l'avviatore statico stesso svolge questa funzione, in modo che la protezione del motore non ne risenta.

Riassumiamo. Se il meccanismo, il cui inizio deve essere reso più fluido, rientra in tutte le limitazioni elencate in questo articolo e le possibilità offerte dai modelli di avviatore statico disponibili sono adatti a te, allora la tua scelta è un avviatore statico. I risparmi sui costi rispetto all'utilizzo di un convertitore di frequenza (sostituzione del trasformatore di alimentazione, aumento della potenza del generatore, sostituzione del cavo con uno più spesso - scegli il tuo caso) saranno evidenti. Se, per qualche motivo, l'avviatore statico non è adatto, ancora una volta prestare attenzione ai convertitori di frequenza, che, sebbene più costosi, sono molto più funzionali.

Ruslan Khusainov, Ph.D., direttore tecnico del Santerno CJSC (Mosca)

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Questa sezione è dedicata a fondamenti teorici regolazione della frequenza e principi di funzionamento dell'avviatore statico.

Come funziona il convertitore di frequenza

Convertitore di frequenza- un dispositivo che permette di controllare la velocità di rotazione dei motori elettrici variando la frequenza della corrente elettrica.

Per comprendere il processo di regolazione della frequenza, è necessario prima ricordare il principio di funzionamento del corso di ingegneria elettrica motore asincrono.

La rotazione dell'albero motore è dovuta a campo magnetico generato dagli avvolgimenti dello statore. La frequenza sincrona di rotazione del campo magnetico dipende dalla frequenza della tensione di alimentazione f ed è espressa dalla seguente relazione:

dove p è il numero di coppie di poli del campo magnetico.

Sotto l'azione del carico, la velocità di rotazione del rotore del motore elettrico differisce leggermente dalla velocità di rotazione della mole magnetica dello statore a causa dello scorrimento s:

Pertanto, la frequenza di rotazione del rotore del motore elettrico dipende dalla frequenza della tensione di alimentazione:

Pertanto, la velocità dell'albero motore richiesta np può essere ottenuta modificando la frequenza della tensione di rete f. Lo scorrimento non aumenta al variare della velocità di rotazione e, di conseguenza, le perdite di potenza durante il processo di regolazione sono insignificanti.

Per un funzionamento efficiente dell'azionamento elettrico e garantire i valori massimi delle caratteristiche principali del motore elettrico, è necessario modificare la tensione di alimentazione insieme alla frequenza.

La funzione di variazione della tensione, a sua volta, dipende dalla natura del momento del carico. Con una coppia di carico costante Mc = const, la tensione sullo statore deve essere regolata in proporzione alla frequenza:

Per i casi in modalità ventola:

Quando la coppia di carico è inversamente proporzionale alla velocità:

Pertanto, il controllo regolare della frequenza è fornito dalla regolazione simultanea della frequenza e della tensione sullo statore del motore a induzione.

Fig 1. Schema del convertitore di frequenza

Sulla fig. 1. Viene mostrato uno schema a blocchi tipico di un convertitore di frequenza a bassa tensione. Nella parte inferiore della figura per ogni blocco sono mostrati chiaramente i grafici delle tensioni e delle correnti di ingresso e di uscita.

In primo luogo, la tensione di rete (U BX) viene alimentata all'ingresso del raddrizzatore (1). Inoltre, un filtro condensatore (2) viene utilizzato per livellare la tensione raddrizzata (U REP). Allora già pressione costante(U d) viene alimentato all'ingresso dell'inverter (3), dove la corrente viene riconvertita da CC a CA, formando così un segnale di uscita con la tensione e la frequenza richieste. Per ottenere un segnale sinusoidale si utilizza un filtro di livellamento (4)

Per una migliore comprensione del principio di funzionamento dell'inverter, si consideri lo schema elettrico del convertitore di frequenza in fig. 2

Riso. 2- schema elettrico convertitore di frequenza a bassa tensione

Fondamentalmente, gli inverter utilizzano il metodo della modulazione di larghezza di impulso (PWM). Il principio di questo metodo è di accendere e spegnere alternativamente i tasti del generatore, formando impulsi di varia durata (Fig. 3). Il segnale sinusoidale è ottenuto grazie all'induttanza del motore o all'uso di un filtro di livellamento aggiuntivo.

Riso. 3. Uscita inverter di frequenza

Pertanto, controllando il processo di accensione e spegnimento degli interruttori dell'inverter, possiamo generare un segnale di uscita della frequenza desiderata e quindi controllare i parametri tecnologici del meccanismo modificando la velocità dell'azionamento.

Teoria e principio di funzionamento dell'avviatore statico

A causa delle peculiarità dei processi transitori che si verificano durante l'avviamento del motore elettrico, le correnti dell'avvolgimento raggiungono 6-8 volte la corrente nominale del motore elettrico e la coppia sul suo albero raggiunge il 150-200% di valore nominale. Di conseguenza, ciò aumenta il rischio di danni alla parte meccanica del motore e porta anche a un calo della tensione di alimentazione.

Per risolvere questi problemi in pratica, soft starter per motori elettrici, fornendo un graduale aumento del carico di corrente.

Oltre a ridurre i carichi di corrente, gli avviatori statici consentono di: .

• Ridurre il riscaldamento degli avvolgimenti del motore;
• Ridurre le cadute di tensione durante l'avviamento;
• Prevedere la frenata e il successivo avviamento del motore all'orario prestabilito;
• Ridurre il colpo d'ariete nelle tubazioni a pressione quando si lavora come parte di un azionamento della pompa;
• Ridurre le interferenze elettromagnetiche;
• Fornire una protezione completa del motore elettrico in caso di mancanza di fase, sovratensione, inceppamento, ecc.;
• Aumentare l'affidabilità e la durata del sistema nel suo complesso.

Il principio di funzionamento dell'SCP

Uno schema tipico di un avviatore statico è mostrato in fig. uno

Riso. 1. Schema tipico di un avviatore statico

Modificando l'angolo di apertura dei tiristori, viene regolata la tensione di uscita dell'avviatore statico. Maggiore è l'angolo di apertura del tiristore, maggiore è il valore della tensione di uscita che alimenta il motore elettrico.

Riso. 2. Formazione della tensione di uscita dell'avviatore statico

Considerando che l'entità della coppia di un motore a induzione è proporzionale al quadrato della tensione, una diminuzione della tensione riduce l'entità della coppia dell'albero motore. Utilizzando questo metodo, le correnti di spunto del motore elettrico vengono ridotte ad un valore di 2 ... 4 I NOM, mentre il tempo di accelerazione viene leggermente aumentato. Un cambiamento visivo nelle caratteristiche meccaniche di un motore elettrico asincrono con una diminuzione della tensione è mostrato in fig. 3

Fig 3. Caratteristiche meccaniche del motore

La diminuzione del carico di corrente durante l'avviamento graduale del motore elettrico è chiaramente mostrata in fig. quattro.

Riso. 4. Viene mostrato il diagramma di avviamento graduale del motore a induzione

Sulla fig. 1. Viene mostrato un tipico circuito dell'avviatore statico, tuttavia, vale la pena notare che il circuito dell'avviatore statico effettivo dipenderà principalmente dalle sue condizioni operative. Ad esempio, un utensile domestico e un motore di azionamento di un frantoio industriale richiedono diversi soft starter. I parametri più importanti, che determinano le modalità di funzionamento degli avviatori statici, sono il tempo di avvio e la massima sovracorrente.

A seconda di questi parametri, si distinguono le seguenti modalità di funzionamento degli avviatori statici:

• Normale: inizio 10-20 secondi, corrente alla partenza non superiore a 3,5 I nom.
• Pesante: avviamento circa 30 secondi, la corrente all'avviamento non supera i 4,5 I nom
• Super pesante: Tempo di accelerazione illimitato, sistemi ad alta inerzia, corrente di spunto nel range 5,5…8 I nom

Gli avviatori statici possono essere suddivisi nei seguenti gruppi principali:

1. Avviare i controller di coppia
Questo tipo di dispositivo controlla solo una fase motore trifase. Il controllo monofase consente di ridurre la coppia di spunto del motore motore, ma allo stesso tempo la diminuzione della corrente di avviamento è insignificante. I dispositivi di questo tipo non possono essere utilizzati per ridurre i carichi di corrente durante il periodo di avviamento, nonché per avviare carichi ad inerzia elevata. Tuttavia, hanno trovato applicazione in sistemi con motori asincroni monofase.

2. Regolatori di tensione ad anello aperto
Questo tipo di dispositivo funziona secondo il seguente principio: l'utente imposta il valore della tensione iniziale e il tempo della sua salita al valore nominale e viceversa. I regolatori di tensione senza feedback possono controllare sia due che tre fasi del motore elettrico. Tali regolatori forniscono una riduzione della corrente di avviamento riducendo la tensione durante il processo di avviamento.

3. Regolatori di tensione con feedback
Questo tipo di soft starter è un modello più avanzato dei dispositivi sopra descritti. La presenza del feedback acceso consente di controllare il processo di aumento della tensione, ottenendo la modalità ottimale di avviamento del motore elettrico. I dati sul carico di corrente consentono inoltre di organizzare una protezione completa del motore elettrico da sovraccarico, squilibrio di fase, ecc.

4. Regolatori di corrente con feedback
I regolatori di corrente ad anello chiuso sono gli avviatori statici più avanzati. Il principio di funzionamento si basa sulla regolazione diretta della corrente e non della tensione. Ciò consente di ottenere il controllo più accurato dell'avviamento del motore elettrico e facilita anche l'impostazione e la programmazione dell'avviatore statico.

Chi vuole sforzarsi, spendere soldi e tempo per riequipaggiare dispositivi e meccanismi che già funzionano perfettamente? Come mostra la pratica - molti. Sebbene non tutti nella vita incontrino apparecchiature industriali dotate di potenti motori elettrici, incontrano costantemente, anche se non così voraci e potenti, motori elettrici nella vita di tutti i giorni. Bene, tutti hanno usato l'ascensore, di sicuro.

Il fatto è che praticamente tutti i motori elettrici, al momento di avviare o arrestare il rotore, subiscono carichi enormi. Più potente è il motore e l'attrezzatura che guida, maggiore è il costo del suo funzionamento.

Probabilmente, il carico più significativo che grava sul motore al momento dell'avviamento è un eccesso multiplo, anche se di breve durata, della corrente nominale di esercizio dell'unità. Dopo alcuni secondi di funzionamento, quando il motore elettrico raggiunge la velocità nominale, anche la corrente da esso assorbita tornerà a livelli normali. Per garantire la necessaria alimentazione devono aumentare la capacità delle apparecchiature elettriche e delle linee conduttive che fa salire i loro prezzi.

Quando un potente motore elettrico viene avviato, a causa del suo elevato consumo, si verifica un "prelievo" della tensione di alimentazione, che può portare a malfunzionamenti o guasti alle apparecchiature alimentate con esso dalla stessa linea. Inoltre, la vita utile delle apparecchiature di alimentazione è ridotta.

In caso di situazioni di emergenza che hanno causato l'incendio del motore o il suo forte surriscaldamento, le proprietà dell'acciaio per trasformatori possono cambiare tanto che dopo la riparazione il motore perderà fino al trenta percento di potenza. In tali circostanze, non è più adatto per ulteriori operazioni e richiede la sostituzione, che non è nemmeno economica.

A cosa serve un soft start?

Sembrerebbe che tutto sia corretto e l'attrezzatura è progettata per questo. Ma c'è sempre un "ma". Nel nostro caso ce ne sono diversi:

• al momento dell'avviamento del motore elettrico, la corrente di alimentazione può superare da quattro e mezzo a cinque volte quella nominale, il che porta a un riscaldamento significativo degli avvolgimenti, e questo non è molto buono;
• l'avviamento del motore per collegamento diretto porta a scatti, che influiscono principalmente sulla densità degli stessi avvolgimenti, aumentando l'attrito dei conduttori durante il funzionamento, accelera la distruzione del loro isolamento e, nel tempo, possono portare a un cortocircuito tra le spire;
• i suddetti sobbalzi e vibrazioni vengono trasmessi all'intera unità condotta. Non è affatto salutare, perché può causare danni alle sue parti mobili: sistemi ingranaggi, cinghie di trasmissione, nastri trasportatori o semplicemente immagina di guidare in un ascensore che si contrae. Nel caso di pompe e ventilatori, questo è il rischio di deformazione e distruzione di turbine e pale;
• non dimenticare i prodotti che potrebbero essere sulla linea di produzione. Possono cadere, sgretolarsi o rompersi a causa di un tale sussulto;
• Bene, e probabilmente l'ultimo dei punti che meritano attenzione è il costo del funzionamento di tali apparecchiature. Non stiamo parlando solo di riparazioni costose associate a carichi critici frequenti, ma anche di una quantità tangibile di elettricità spesa in modo inefficiente.

Sembrerebbe che tutte le difficoltà operative di cui sopra siano insite solo in un sistema potente e ingombrante equipaggiamento industriale, Tuttavia, non lo è. Tutto questo può diventare un mal di testa per qualsiasi profano medio. Prima di tutto, questo vale per gli utensili elettrici.

Le specifiche dell'uso di tali unità come seghetti alternativi elettrici, trapani, smerigliatrici e simili implicano più cicli di avvio e arresto entro un periodo di tempo relativamente breve. Questa modalità di funzionamento, nella stessa misura, influisce sulla loro durata e sul consumo di energia, nonché sulle loro controparti industriali. Tuttavia, non va dimenticato che i sistemi inizio morbido incapace di controllare il regime del motore o invertire la loro direzione. È inoltre impossibile aumentare la coppia di spunto o ridurre la corrente al di sotto di quanto necessario per avviare la rotazione del rotore del motore.

Opzioni per sistemi di avviamento graduale per motori elettrici

Sistema stella-triangolo

Uno dei sistemi di avviamento industriale più utilizzati motori a induzione. Il suo principale vantaggio è la semplicità. Il motore si avvia quando vengono commutati gli avvolgimenti del sistema stellare, dopodiché, quando viene impostata la velocità nominale, passa automaticamente alla commutazione a triangolo. Questo tipo di inizio consente di ottenere una corrente inferiore di quasi un terzo rispetto all'avviamento diretto del motore elettrico.

Tuttavia, questo metodo non è adatto per meccanismi con una piccola inerzia rotazionale. Questi includono, ad esempio, ventilatori e piccole pompe a causa delle dimensioni e del peso ridotti delle loro turbine. Al momento del passaggio dalla configurazione "stella" a quella "delta", ridurranno drasticamente la velocità o si fermeranno del tutto. Di conseguenza, dopo la commutazione, il motore elettrico si riavvia sostanzialmente. Cioè, alla fine, non solo otterrai risparmi sulla risorsa del motore, ma, molto probabilmente, otterrai un sovraccarico di elettricità.

Avviatore statico motore elettronico

L'avviamento graduale del motore può essere eseguito utilizzando i triac inclusi nel circuito di controllo. Esistono tre schemi per tale inclusione: monofase, bifase e trifase. Ognuno di essi differisce rispettivamente per funzionalità e costo finale.

Questi schemi di solito è possibile ridurre la corrente di avviamento fino a due o tre nominali. Inoltre, è possibile ridurre il notevole riscaldamento insito nel suddetto sistema stella-triangolo, che contribuisce ad aumentare la vita utile dei motori elettrici. A causa del fatto che l'avviamento del motore è controllato riducendo la tensione, l'accelerazione del rotore viene eseguita senza intoppi e non bruscamente, come in altri schemi.

In generale, ai sistemi di avviamento graduale del motore vengono assegnati diversi compiti chiave:

• quello principale: abbassare la corrente di avviamento a tre o quattro nominali;
• riduzione della tensione di alimentazione del motore, in presenza di portate e cablaggi adeguati;
• miglioramento dei parametri di partenza e di frenata;
• protezione di emergenza della rete contro i sovraccarichi di corrente.

Circuito di avviamento monofase

Questo schema è progettato per avviare motori elettrici con una potenza non superiore a undici kilowatt. Questa opzione viene utilizzata se è necessario attenuare l'impatto all'avvio e la frenata, l'avvio graduale e l'abbassamento della corrente di avviamento non hanno importanza. In primo luogo, per l'impossibilità di organizzare quest'ultimo in un tale schema. Ma a causa della produzione più economica di semiconduttori, compresi i triac, vengono interrotti e si trovano raramente;

Circuito di avviamento bifase

Tale schema è progettato per regolare e avviare motori con una potenza fino a duecentocinquanta watt. Tali sistemi di avviamento graduale talvolta dotato di un contattore di bypass ridurre il costo del dispositivo, però, non risolve il problema dell'alimentazione asimmetrica delle fasi, che può portare al surriscaldamento;

Circuito di avviamento trifase

Questo circuito è il sistema di avviamento graduale più affidabile e versatile per motori elettrici. La potenza massima dei motori comandati da tale dispositivo è limitata esclusivamente dalla massima durata termica ed elettrica dei triac utilizzati. Il suo la versatilità consente di implementare molte funzioni quali: freno dinamico, flyback o campo magnetico e bilanciamento della limitazione di corrente.

Un elemento importante dell'ultimo dei circuiti menzionati è il contattore di bypass, menzionato in precedenza. Lui permette di garantire il corretto regime termico del sistema di soft start del motore elettrico, dopo che il motore ha raggiunto il suo normale regime di funzionamento, impedendone il surriscaldamento.

Gli avviatori statici dei motori elettrici che esistono oggi, oltre alle proprietà di cui sopra, sono progettati per il loro funzionamento congiunto con vari controller e sistemi di automazione. Hanno la possibilità di accendersi al comando dell'operatore o del sistema di controllo globale. In tali circostanze, al momento dell'accensione dei carichi, possono verificarsi interferenze che possono portare a malfunzionamenti nell'automazione, per cui vale la pena curare i sistemi di protezione. L'uso di circuiti di avviamento graduale può ridurre notevolmente il loro impatto.