Łagodny rozruch silnika indukcyjnego jest zawsze trudnym zadaniem, ponieważ uruchomienie silnika indukcyjnego wymaga dużego prądu i momentu obrotowego, które mogą spalić uzwojenie silnika. Inżynierowie nieustannie proponują i wdrażają ciekawe rozwiązania techniczne mające na celu przezwyciężenie tego problemu, takie jak zastosowanie układu przełączającego, autotransformatora itp.

Obecnie takie metody są stosowane w różnych instalacjach przemysłowych do sprawnej pracy silników elektrycznych.

Z fizyki znana jest zasada działania indukcyjnego silnika elektrycznego, której cała istota polega na wykorzystaniu różnicy między częstotliwościami rotacji pól magnetycznych stojana i wirnika. Pole magnetyczne wirnika, próbujące dogonić pole magnetyczne stojana, przyczynia się do wzbudzenia dużego prąd rozruchowy. Silnik pracuje z pełną prędkością, a wartość momentu obrotowego również wzrasta wraz z prądem. W rezultacie uzwojenie urządzenia może zostać uszkodzone z powodu przegrzania.

Dlatego konieczne staje się zainstalowanie softstartu. Softstarty do trójfazowych silników asynchronicznych pomagają chronić jednostki przed początkowym wysokim prądem i momentem obrotowym wynikającym z efektu poślizgu silnika indukcyjnego.

Zalety stosowania układu z softstartem (SCD):

1. redukcja prądu rozruchowego;
2. redukcja kosztów energii;
3. poprawa wydajności;
4. stosunkowo niski koszt;
5. osiągnięcie maksymalnej prędkości bez uszkodzenia urządzenia.

Jak płynnie uruchomić silnik?

Istnieje pięć podstawowych metod miękkiego startu.

• Wysoki moment obrotowy można wytworzyć poprzez dodanie zewnętrznego oporu do obwodu wirnika, jak pokazano na rysunku.

• Poprzez włączenie automatycznego transformatora do obwodu, prąd rozruchowy i moment obrotowy można utrzymać poprzez zmniejszenie napięcia początkowego. Zobacz zdjęcie poniżej.

• Rozruch bezpośredni to najłatwiejszy i najtańszy sposób, ponieważ silnik indukcyjny jest podłączony bezpośrednio do zasilania.
• Połączenia na specjalnej konfiguracji uzwojenia - metoda ma zastosowanie do silników przeznaczonych do pracy w normalnych warunkach.

• Wykorzystanie SCP jest najbardziej zaawansowaną ze wszystkich wymienionych metod. Tutaj urządzenia półprzewodnikowe, takie jak tyrystory czy trinistory, które regulują prędkość silnika indukcyjnego, z powodzeniem zastępują elementy mechaniczne.

Regulator prędkości silnika kolektora

Większość obwodów urządzeń gospodarstwa domowego i narzędzi elektrycznych została stworzona w oparciu o silnik elektryczny kolektora 220 V. Zapotrzebowanie to tłumaczy się jego wszechstronnością. Jednostki mogą być zasilane napięciem stałym lub przemiennym. Zaletą obwodu jest zapewnienie efektywnego momentu rozruchowego.

Aby uzyskać płynniejszy start i mieć możliwość regulacji prędkości, stosowane są regulatory prędkości.

W ten sposób można na przykład uruchomić silnik elektryczny własnymi rękami.

Wniosek

Softstarty są zaprojektowane i zbudowane tak, aby ograniczyć wzrost wydajności rozruchowej silnika. W przeciwnym razie niepożądane zjawiska mogą doprowadzić do uszkodzenia urządzenia, spalenia uzwojeń lub przegrzania obwodów roboczych. Dla długiej żywotności ważne jest, aby silnik trójfazowy pracował bez przepięć, w trybie łagodnego rozruchu.

Gdy tylko silnik indukcyjny osiągnie pożądaną prędkość, wysyłany jest sygnał otwierający przekaźnik obwodu. Urządzenie staje się gotowe do pracy z pełną prędkością bez przegrzania i awarii systemu. Przedstawione metody mogą być przydatne w rozwiązywaniu problemów przemysłowych i domowych.

Softstarty silników to statyczne urządzenia elektroniczne lub elektromechaniczne przeznaczone do łagodnego przyspieszania i łagodnego zwalniania oraz ochrony trójfazowych silników indukcyjnych.

Softstarty softstartera podejmują działania w celu zmniejszenia prądu rozruchowego i pomagają dopasować moment obrotowy silnika i moment obciążenia.

Zasada działania softstartu

Napięcie dostarczane do silnika jest kontrolowane poprzez zmianę kąta otwarcia tyrystorów. Urządzenie zawiera dwa tyrystory back-to-back przeznaczone do dodatnich i ujemnych półcykli. Natężenie prądu w fazie trzeciej, pozostawionej bez kontroli, jest sumą prądów faz kontrolowanych.

Po dostrojeniu wartość początkowego momentu obrotowego maszyny jest optymalizowana pod kątem wyjątkowo niskiego prądu rozruchowego. Wartość prądu silnika maleje równolegle z wartością ustawionego napięcia rozruchowego przy starcie. Wielkość momentu rozruchowego maleje w stosunku kwadratowym do napięcia.

Poziom napięcia steruje prądem rozruchowym i momentem obrotowym silnika podczas uruchamiania i zatrzymywania silnika.

Obecność w urządzeniu styków obejściowych, które omijają tyrystory, pomaga zmniejszyć straty ciepła w tyrystorach, a tym samym zmniejszyć nagrzewanie całego urządzenia. Wbudowany elektroniczny system łukowy chroni styki w przypadku uszkodzenia spowodowanego nieprzewidzianymi awariami, takimi jak awaria zasilania, wibracje lub wadliwe styki.

Równowaga polaryzacji

Wadą sterowania dwufazowego w softstarterze silnika asynchronicznego jest pojawienie się prądu stałego spowodowanego odcięciem fazy i nakładaniem się prądów fazowych, przy którym występuje silny hałas akustyczny emitowany przez silnik elektryczny.

Zastosowanie metody „zrównoważenia polaryzacji” znacznie zmniejsza wpływ wartości DC podczas przyspieszania silnika, a tym samym zmniejsza wydajność akustyczna rozruchu osiąga się to poprzez równoważenie półfal o różnej polaryzacji podczas przyspieszania silnika.

Interfejs urządzenia

Interfejs softstartu softstartu „człowiek-maszyna” pozwala na konfigurację parametrów, znacznie ułatwiając i upraszczając proces uruchamiania i obsługi silnika. Wbudowane sterowanie pompą zapobiega uderzeniom hydraulicznym.

Rys 4. Softstart silnika – schemat kombinacyjny podajnika zJAK-interfejs

Interfejs składa się z dwóch wyświetlaczy ze wskaźnikami segmentowymi oraz wyświetlacza LCD, który umożliwia widoczność ze znacznej odległości, zawiera opis parametrów i komunikatów.

Funkcje sprzętowe obejmują wybór trybu programowania i opcje językowe. Kopiuje parametry z jednego urządzenia na drugie, zwiększając szybkość programowania, zwiększając niezawodność sprzętu oraz możliwość korygowania i wprowadzania identycznych parametrów na tych samych maszynach.

Łagodny rozruch silnika jednofazowego

Miękki rozrusznik jednofazowy silnik elektryczny, używany w życiu codziennym, jest aktywowany, gdy ~ U jest podane na wyjścia L1 i L2.

Następuje wzrost wartości napięcia liniowego przez pewien czas, aż do osiągnięcia jego wartości granicznej. Wnioski T-2 i T-3 są stale zasilane z sieci. Czas procesu regulowany jest przez regulator w zakresie do 20 sek. Wraz ze wzrostem parametrów napięcia następuje wzrost momentu obrotowego. Po zakończeniu rozruchu silnik jest podłączony do sieci poprzez stycznik obejściowy (bypass).

Softstart silnika pompy

Softstart dla pompy wykorzystujący przetwornicę częstotliwości wykonuje następujące operacje:

1. Wykonanie miękkiego rozruchu i hamowania zespołu pompowego.
2. Produkcja automatycznego przełączania w zależności od wskaźników poziomu i parametrów ciśnienia cieczy.
3. Ochrona urządzenia przed „suchobiegiem”, czyli bez cieczy.
4. Ochrona urządzenia w przypadku krytycznego spadku parametrów napięcia.
5. Realizacja działań zabezpieczających przed przepięciami na wejściu przekształtnika.
6. Sygnały o włączeniu, wyłączeniu urządzenia, a także w razie wypadku.
7. Zapewnia lokalne ogrzewanie.

Silnik elektryczny jest podłączony z kontakty U, V, W przetwornica częstotliwości. Przycisk start SB2 wyzwala przekaźnik K1 przez jego grupę styków, wejścia STF i PS przetwornicy częstotliwości są połączone, co powoduje miękki start pompa elektryczna, która jest realizowana zgodnie z hipoteką oprogramowanie zawarte w konfiguracji urządzenia.

Czujnik ciśnienia BP1 zasilany jest z wejścia przetwornika, co umożliwia uzyskanie sprzężenia zwrotnego w obwodzie stabilizacji ciśnienia. Działanie tego układu występuje przy zapewnieniu regulatora PID. Potencjometr K1 lub przetwornica częstotliwości pełnią funkcję utrzymywania zadanych parametrów ciśnienia. Zespół pompujący, gdy wystąpi praca „na sucho”, musi być wyłączony dla ochrony, w tym przypadku styki 7-8 w obwodzie cewki przekaźnika K3 zwierają się, wyłączenie następuje, gdy czujnik „suchobiegu” podłączony z rezystancji przekaźnik A2 jest wyzwalany. Przekaźnik K2 pełni funkcję ochronną, wyłączając silnik elektryczny urządzenia w razie wypadku. W razie wypadku lampka НL1 włącza się, lampka НL2 zapala się po tym, jak czujnik zareaguje na spadek poziomu wody do niedopuszczalnej wartości.

Przekaźnik termiczny VK1 załącza ogrzewanie szafy sterowniczej stycznika KM1, grzałki elektryczne EK1 i EK2. Urządzenie jest zabezpieczone przed prądem zwarciowym i przeciążeniem automatycznym QF1.

Funkcje softstartu wysokiego napięcia

Do cechy charakterystyczne odnosić się:

1. Obecność światłowodowej kontroli tyrystorów.
2. Zarządzanie na mikroprocesorach.
3. Możliwość pracy w podwyższonych temperaturach.
4. Możliwość ustawienia różnych algorytmów i charakterystyk rozruchu i hamowania dla różne rodzaje masa.
5. Zdolność do ochrony intelektualnej.
6. Możliwość startu ze słabymi źródłami zasilania.
7. Wykonanie stopnia ochrony od IP 00 do IP 65

Ważny: podczas regulacji softstartu konieczne jest, aby ustawiony czas przyspieszania był dłuższy niż czas przyspieszania fizycznego silnika, w przeciwnym razie istnieje możliwość uszkodzenia urządzenia, ponieważ styki obejścia wewnętrznego są zamknięte po upływie czasu rozruchu. W przypadku, gdy silnik nie przyspieszy, układ styków obejścia może ulec awarii.

Ważny: automatyczne ponowne uruchomienie jest niebezpieczne nie tylko poprzez uszkodzenie urządzenia, ale może również prowadzić do śmierci i poważnych obrażeń.

Polecenie startu musi zostać zresetowane przed poleceniem resetowania, ponieważ jeśli po poleceniu resetowania pojawi się polecenie startu, restart jest wykonywany automatycznie. Dotyczy to szczególnie ochrony silnika.

Ze względów bezpieczeństwa zaleca się podłączenie wyjścia błędu ogólnego do systemu sterowania.

Rekomendacje: niepożądanie automatycznego rozruchu dyktuje konieczność podłączenia dodatkowych komponentów, na przykład urządzenia zaniku fazy lub obciążenia, z obwodami sterowania i prądu głównego.

Udostępniaj przydatne treści w mediach społecznościowych

wydrukować

napęd elektryczny

Softstarty: właściwy wybór

Wcześniej omówiliśmy charakterystykę przetwornic częstotliwości, a dziś przyszła kolej na softstarty (softstarty, softstarty - jeden termin jeszcze się nie ustalił, a w tym artykule będziemy używać terminu „softstarter” - SCP) .

Czasami z ust sprzedawców trzeba usłyszeć opinię, że łatwo jest wybrać softstart, mówią, że to nie jest przetwornica częstotliwości, tutaj wystarczy zorganizować start. To nie jest prawda. Softstart jest trudniejszy do wyboru. Spróbujmy dowiedzieć się, na czym polega ta złożoność.

Cel SCP

Jak sama nazwa wskazuje, zadaniem urządzenia jest organizowanie płynny start silnik indukcyjny prąd przemienny. Faktem jest, że podczas rozruchu bezpośredniego (to znaczy, gdy silnik jest podłączony do sieci za pomocą konwencjonalnego rozrusznika), silnik pobiera prąd rozruchowy, który jest 5-7 razy większy niż prąd znamionowy i wytwarza moment rozruchowy, który jest znacznie wyższy niż oceniany. Wszystko to prowadzi do dwóch grup problemów:

1) Start jest zbyt szybki, a to prowadzi do różnych problemów - wstrząsy hydrauliczne, szarpnięcia w mechanizmie, wybór luzu amortyzatora, zerwanie taśm przenośnikowych itp.

2) Start jest ciężki i nie można go ukończyć. Tutaj najpierw należy zdefiniować pojęcie „twardego startu” i możliwości jego „ułatwienia” za pomocą softstartu. „Ciężki start” zazwyczaj obejmuje trzy rodzaje startu:

a) rozruch, „ciężki” dla sieci zasilającej – sieć wymaga prądu, którego z trudem może dostarczyć lub w ogóle nie może dostarczyć. Cechy charakterystyczne: podczas rozruchu automaty na wejściu układu są wyłączone, podczas rozruchu gasną światła i wyłączają się niektóre przekaźniki i styczniki, zatrzymuje się generator zasilający. Najprawdopodobniej UPP naprawdę naprawi tutaj sprawę. Należy jednak pamiętać, że w najlepszym przypadku prąd rozruchowy można zmniejszyć do 250% prąd znamionowy silnik, a jeśli to nie wystarczy, to rozwiązanie jest tylko jedno - konieczne jest zastosowanie przetwornicy częstotliwości.
b) Silnik nie może uruchomić mechanizmu podczas rozruchu bezpośredniego - w ogóle się nie kręci lub "zamarza" z określoną prędkością i pozostaje na nim do momentu uruchomienia zabezpieczenia. Niestety softstart mu nie pomoże - silnik nie ma wystarczającego momentu obrotowego na wale. Możliwe, że przetwornica częstotliwości podoła zadaniu, ale ten przypadek wymaga zbadania.
c) Silnik pewnie przyspiesza mechanizm, ale nie ma czasu na osiągnięcie częstotliwości nominalnej - uruchamia się automat na wejściu. Zdarza się to często w przypadku ciężkich fanów o dość dużej prędkości. Najprawdopodobniej pomoże w tym softstart, ale ryzyko niepowodzenia pozostaje. Im mechanizm jest bliższy prędkości nominalnej w momencie zadziałania zabezpieczenia, tym większe prawdopodobieństwo powodzenia.

Organizacja start-upów z softstarterem

Zasada działania softstartu polega na tym, że napięcie dostarczane z sieci przez softstart do obciążenia jest ograniczane przez specjalne przełączniki zasilania - triaki (lub tyrystory połączone przeciwrównolegle) - patrz ryc. 1. W rezultacie można regulować napięcie na obciążeniu.

Trochę teorii: proces start-upu to proces transformacji energia elektrycznaźródło zasilania na energię kinetyczną mechanizmu pracującego przy prędkości znamionowej. W bardzo uproszczony sposób proces ten można opisać następująco: podczas przyspieszania rezystancja silnika R wzrasta od bardzo małej przy zatrzymaniu silnika do dość dużej przy obrotach znamionowych, a więc prąd, który zgodnie z prawem Ohma jest równy do:

Ja = U / R (1)

okazuje się być bardzo duży, a transfer energii

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

bardzo szybki. Jeśli softstarter jest zainstalowany między siecią a silnikiem, formuła (1) działa na jej wyjściu, a formuła (2) działa na wejściu. Oczywiste jest, że prąd w obu formułach jest taki sam. Softstart ogranicza napięcie na silniku, płynnie zwiększając je w miarę przyspieszania wraz ze wzrostem rezystancji, ograniczając w ten sposób pobierany prąd. Zatem zgodnie ze wzorem (2), przy stałej wymaganej energii E i napięciu sieci U, im mniejszy prąd I, tym dłuższy czas rozruchu t. Z tego widać, że zmniejszając napięcie, zarówno problemy związane ze zbyt szybkim rozruchem, jak i problemy związane z zbyt wysoki prąd zużywane z sieci.

Jednak nasze obliczenia nie uwzględniały obciążenia, które do przyspieszenia wymaga dodatkowego momentu obrotowego, a zatem dodatkowego prądu, więc nie można zbytnio zmniejszyć prądu. Jeśli obciążenie jest duże, moment obrotowy na wale silnika może być niewystarczający nawet przy bezpośrednim rozruchu, nie wspominając o rozruchu przy niskim napięciu - jest to opcja twardego rozruchu „b” opisana powyżej. Jeżeli przy spadku prądu moment obrotowy okaże się wystarczający do przyspieszenia, ale czas we wzorze (2) wzrasta, to maszyna może pracować – z jej punktu widzenia czas przepływu prądu znacznie przekracza wartość nominalna jest niedopuszczalnie długa (opcja twardego startu „c”).

Główne cechy softstartu. Możliwość bieżącej kontroli. W istocie jest to zdolność softstartu do regulowania napięcia tak, aby prąd zmieniał się zgodnie z daną charakterystyką. Ta funkcja jest powszechnie określana jako start w bieżącej funkcji. Najprostsze softstarty, które nie mają takiej możliwości, po prostu regulują napięcie w funkcji czasu – tj. napięcie na silniku stopniowo wzrasta od początkowego do nominalnego przez określony czas. W wielu przypadkach to wystarcza, zwłaszcza przy rozwiązywaniu problemów z grupy 1. Jeśli jednak głównym powodem instalacji softstartu jest ograniczenie prądu, to niezbędna jest precyzyjna regulacja. Ta funkcja jest szczególnie ważna, gdy ze względu na ograniczoną moc sieci (mały transformator, słaby generator, cienki kabel itp.) przekroczenie maksymalnego dopuszczalnego prądu jest obarczone wypadkiem. Ponadto softstarty z kontrolą prądu są w stanie realizować płynny wzrost prądu na początku procesu rozruchu, co jest szczególnie ważne przy pracy z generatorów, które są bardzo wrażliwe na nagłe skoki obciążenia.

Konieczność manewrowania.

Po zakończeniu procesu rozruchu i dotarciu napięcie znamionowe na silniku pożądane jest usunięcie softstartu z obwodu zasilania. W tym celu używany jest stycznik obejściowy, który łączy wejście i wyjście softstartera fazami (patrz rys. 2).

Na polecenie softstartera stycznik ten zamyka się, a prąd przepływa wokół urządzenia, co pozwala na całkowite ochłodzenie jego elementów mocy. Jednak nawet w przypadku braku obwodu bocznikowego, gdy prąd znamionowy przepływa przez triaki podczas całej pracy silnika prąd zasilania, ich ogrzewanie w porównaniu z trybem rozruchu okazuje się niewielkie, dlatego wiele softstartów umożliwia pracę bez manewrowania. Ceną za taką możliwość jest nieco niższy prąd znamionowy oraz znaczny wzrost masy i wymiarów ze względu na radiator wymagany do odprowadzania ciepła z wyłączników mocy. Niektóre softstarty są zbudowane na odwrotnej zasadzie - stycznik obejściowy jest już w nich wbudowany i nie są zaprojektowane do pracy bez obejścia, dlatego ze względu na zmniejszenie chłodnic ich wymiary okazują się minimalne. Ma to pozytywny wpływ zarówno na cenę, jak i wynikający z tego schemat połączeń, ale ich czas działania w trybie rozruchowym jest krótszy w porównaniu z innymi urządzeniami.

Liczba regulowanych faz.

Zgodnie z tym parametrem softstarty dzielą się na dwufazowe i trójfazowe. W dwufazowym, jak sama nazwa wskazuje, kluczyki montuje się tylko w dwóch fazach, natomiast trzecia jest podłączona bezpośrednio do silnika. Plusy - zmniejszone ogrzewanie, zmniejszony rozmiar i cena.

Wady - nieliniowy i asymetryczny w fazie pobór prądu, który choć częściowo kompensowany specjalnymi algorytmami sterowania, nadal negatywnie wpływa na sieć i silnik. Jednak przy rzadkich uruchomieniach te niedociągnięcia można zaniedbać.

Sterowanie cyfrowe. System sterowania softstartu może być cyfrowy i analogowy. Softstarty cyfrowe są zazwyczaj implementowane na mikroprocesorze i pozwalają na bardzo elastyczne sterowanie procesem pracy urządzenia oraz realizują różnorodne dodatkowe funkcje i ochrony, a także zapewniają wygodną sygnalizację i komunikację z systemami sterowania wyższego poziomu. Sterowanie softstartem analogowym wykorzystuje elementy operacyjne, więc ich funkcjonalność jest ograniczona, regulacja odbywa się za pomocą potencjometrów i przełączników, a komunikacja z zewnętrznymi układami sterowania odbywa się zwykle za pomocą dodatkowych urządzeń.

Dodatkowe funkcje

Ochrona. Z wyjątkiem twojego główna funkcja- organizacja miękkiego startu - softstarty zawierają kompleks ochrony mechanizmu i silnika. Z reguły kompleks ten obejmuje elektroniczne zabezpieczenie przed przeciążeniem i awariami obwodu zasilania. Dodatkowy zestaw może zawierać zabezpieczenie przed przekroczeniem czasu rozruchu, asymetrią faz, zmianą kolejności faz, zbyt małym prądem (zabezpieczenie przed kawitacją w pompach), przed przegrzaniem grzejników softstartu, przed obniżeniem częstotliwości sieci itp. Wiele modeli można podłączyć do termistora lub przekaźnika termicznego wbudowanego w silnik. Należy jednak pamiętać, że softstarter nie może chronić siebie ani sieci przed zwarciem w obwodzie obciążenia. Oczywiście sieć będzie chroniona przez maszynę wprowadzającą, ale softstarter nieuchronnie ulegnie awarii w przypadku zwarcia. Pewnym pocieszeniem może być tylko to, że zwarcie przy prawidłowej instalacji nie następuje natychmiast, a w procesie zmniejszania rezystancji obciążenia softstarter na pewno się wyłączy, ale nie należy go ponownie włączać bez ustalenia przyczyny wyłączenia .

Zmniejszona prędkość. Niektóre softstarty są w stanie zaimplementować tak zwaną kontrolę pseudoczęstotliwościową - przeniesienie silnika na zmniejszoną prędkość. Może być kilka takich zmniejszonych prędkości, ale zawsze są one ściśle określone i nie mogą być regulowane przez użytkownika.

Ponadto praca przy tych prędkościach jest bardzo ograniczona w czasie. Z reguły tryby te są używane w procesie debugowania lub gdy konieczne jest dostrojenie mechanizmu w upragniona pozycja przed rozpoczęciem pracy lub na jej zakończenie.

Hamowanie. Sporo modeli jest w stanie zastosować do uzwojenia silnika Waszyngton, co prowadzi do intensywnego hamowania napędu. Ta funkcja jest zwykle potrzebna w systemach z aktywne obciążenie– windy, przenośniki pochyłe, tj. systemy, które mogą poruszać się samodzielnie w przypadku braku hamulca. Czasami ta funkcja jest potrzebna do wstępnego uruchomienia wentylatora, który obraca się w przeciwnym kierunku z powodu ciągu lub działania innego wentylatora.

Naciśnij Start. Stosowany jest w mechanizmach o wysokim momencie rozruchowym. Funkcja polega na tym, że na samym początku rozruchu przez krótki czas (ułamki sekundy) do silnika podawane jest pełne napięcie sieciowe, a mechanizm psuje się, po czym następuje dalsze przyspieszanie w Tryb normalny.

Oszczędzanie energii w obciążeniu pompy i wentylatora. Ponieważ softstarter jest regulatorem napięcia, przy niewielkim obciążeniu możliwe jest zmniejszenie napięcia zasilania bez szkody dla działania mechanizmu.

Daje to oszczędność energii, ale nie powinniśmy zapominać, że tyrystory w trybie ograniczania napięcia są nieliniowym obciążeniem dla sieci ze wszystkimi wynikającymi z tego konsekwencjami.

Istnieją inne możliwości, które producenci umieszczają w swoich produktach, ale objętość jednego artykułu nie wystarczy, aby je wymienić.

Metoda wyboru

Teraz wróćmy do miejsca, w którym zaczęliśmy - do wyboru konkretnego urządzenia.

Wiele z podanych wskazówek dotyczących wyboru przemiennika częstotliwości również ma tu zastosowanie: najpierw wybierz serię, która spełnia wymagania techniczne dotyczące funkcjonalności, następnie wybierz te, które obejmują zakres mocy dla konkretnego projektu, a z pozostałych wybierz żądaną serię zgodnie z inne kryteria - producent, dostawca, serwis, cena, wymiary itp.

Jeśli potrzebujesz wybrać softstart dla pompy lub wentylatora, który uruchamia się nie więcej niż dwa lub trzy razy na godzinę, możesz po prostu wybrać model, którego prąd znamionowy jest równy lub większy niż prąd znamionowy uruchamianego silnika. Ten przypadek obejmuje około 80% zgłoszeń i nie wymaga konsultacji ze specjalistą. Jeżeli częstotliwość rozruchów na godzinę przekracza 10, należy wziąć pod uwagę zarówno niezbędne ograniczenie prądu, jak i wymagane opóźnienie rozruchu. W takim przypadku bardzo pożądana jest pomoc dostawcy, który z reguły posiada program do wyboru pożądanego modelu lub przynajmniej algorytm obliczeniowy. Dane, które będą potrzebne do obliczeń: znamionowy prąd silnika, liczba rozruchów na godzinę, wymagany czas rozruchu, wymagane ograniczenie prądu, wymagany czas zatrzymania, temperatura otoczenia, spodziewane manewrowanie.

Jeśli silnik uruchamia się więcej niż 30 razy na godzinę, warto rozważyć użycie przetwornicy częstotliwości jako alternatywy, ponieważ nawet wybór mocniejszego modelu softstartu może nie rozwiązać problemu. A jego cena będzie już porównywalna z ceną konwertera przy znacznie mniejszej funkcjonalności i poważnym wpływie na jakość sieci.

Połączenie

Oprócz oczywistego podłączenia urządzenia do sieci i silnika konieczne jest określenie manewrowania.

Pomimo tego, że stycznik obejściowy będzie przełączał prąd znamionowy, a nie prąd rozruchowy silnika, nadal pożądane jest stosowanie modelu przeznaczonego do rozruchu bezpośredniego - przynajmniej do realizacji pracy awaryjnej. Podczas łączenia zwróć uwagę Specjalna uwaga do fazowania - jeśli omyłkowo połączysz np. fazę A na wejściu softstartu z inną fazą na wyjściu, to przy pierwszym włączeniu stycznika obejściowego nastąpi zwarcie i urządzenie zostanie wyłączone.

Niektóre softstarty umożliwiają tak zwane połączenie sześcioprzewodowe, którego schemat pokazano na ryc. 3. To połączenie wymaga większej liczby kabli, ale umożliwia użycie softstartu z silnikiem, który jest znacznie większy niż sam softstarter.

Podczas instalacji softstartu należy pamiętać o jeszcze jednej właściwości, która często prowadzi do nieporozumień (patrz ciężki start „c”). Podczas obliczania maszyna wprowadzająca w przypadku silnika podłączonego bezpośrednio do sieci uwzględnia się prąd znamionowy silnika, który płynie przez długi czas, oraz prąd rozruchowy, który płynie tylko przez kilka sekund. Podczas korzystania z softstartu prąd rozruchowy jest znacznie mniejszy, ale płynie znacznie dłużej - do minuty lub dłużej. Automat nie może tego „zrozumieć” i uważa, że ​​uruchomienie zostało zakończone dawno temu, a przepływający prąd, wielokrotnie wyższy od nominalnego, jest konsekwencją nagły wypadek i wyłącza system. Aby tego uniknąć, zainstaluj specjalną maszynę z możliwością ustawienia dodatkowego trybu dla procesu miękkiego startu lub wybierz maszynę o prądzie znamionowym odpowiadającym prądowi rozruchowemu podczas korzystania z softstartu. W drugim przypadku ta maszyna nie będzie w stanie chronić silnika przed przeciążeniem, ale sam softstarter wykonuje tę funkcję, dzięki czemu ochrona silnika nie zostanie naruszona.

Podsumujmy. Jeśli mechanizm, którego start chcesz wygładzić, wpisuje się we wszystkie wymienione w tym artykule ograniczenia, a możliwości oferowane przez dostępne modele softstartów Ci odpowiadają, to wybierasz softstarter. Oszczędności w stosunku do zastosowania przemiennika częstotliwości (wymiana transformatora zasilającego, zwiększenie mocy generatora, wymiana kabla na grubszy - dobierz swoją obudowę) będą zauważalne. Jeśli z jakiegoś powodu softstarter nie jest odpowiedni, ponownie zwróć uwagę na przetwornice częstotliwości, które choć droższe, są znacznie bardziej funkcjonalne.

dr Ruslan Khusainov, dyrektor techniczny Santerno CJSC (Moskwa)

Reklama

napęd elektryczny 25.07.2017 Yaskawa Electric Corporation ogłosiła stworzenie pierwszego na świecie serwosilnika ze zintegrowanym półprzewodnikowym wzmacniaczem z azotku galu. Serwomotor Σ-7 F jest o połowę mniejszy od konwencjonalnych napędów, co pozwala na bardziej kompaktowe i wydajne rozwiązania.

Ta sekcja jest poświęcona podstawy teoretyczne regulacja częstotliwości i zasady działania softstartera.

Jak działa przetwornica częstotliwości

Przetwornica częstotliwości- urządzenie, które pozwala kontrolować prędkość obrotową silników elektrycznych poprzez zmianę częstotliwości prądu elektrycznego.

Aby zrozumieć proces regulacji częstotliwości, najpierw musisz zapamiętać zasadę działania z kursu elektrotechniki silnik asynchroniczny.

Obrót wału silnika wynika z pole magnetyczne generowane przez uzwojenia stojana. Synchroniczna częstotliwość wirowania pola magnetycznego zależy od częstotliwości napięcia zasilania f i wyraża się zależnością:

gdzie p jest liczbą par biegunów pola magnetycznego.

Pod działaniem obciążenia prędkość obrotowa wirnika silnika elektrycznego różni się nieco od prędkości obrotowej mola magnetycznego stojana z powodu poślizgu s:

Dlatego częstotliwość obrotów wirnika silnika elektrycznego jest uzależniona od częstotliwości napięcia zasilającego:

Zatem wymaganą prędkość wału silnika np można uzyskać zmieniając częstotliwość napięcia sieci f. Poślizg nie wzrasta wraz ze zmianą prędkości obrotowej, a zatem straty mocy podczas procesu regulacji są nieznaczne.

Dla sprawnej pracy napędu elektrycznego i zapewnienia maksymalnych wartości głównych charakterystyk silnika elektrycznego konieczna jest zmiana napięcia zasilania wraz z częstotliwością.

Z kolei funkcja zmiany napięcia zależy od charakteru momentu obciążenia. Przy stałym momencie obciążenia Mc = const napięcie na stojanie musi być regulowane proporcjonalnie do częstotliwości:

W przypadku trybu wentylatora:

Gdy moment obciążenia jest odwrotnie proporcjonalny do prędkości:

W ten sposób płynną regulację częstotliwości zapewnia jednoczesna regulacja częstotliwości i napięcia na stojanie silnika indukcyjnego.

Rys 1. Schemat przemiennika częstotliwości

Na ryc. 1. Pokazano typowy schemat blokowy niskonapięciowej przetwornicy częstotliwości. Na dole rysunku dla każdego bloku są wyraźnie pokazane wykresy napięć i prądów wejściowych i wyjściowych.

W pierwszej kolejności na wejście prostownika (1) podawane jest napięcie sieciowe (UBX). Ponadto filtr kondensatorowy (2) służy do wygładzania wyprostowanego napięcia (U REP). Wtedy już stałe ciśnienie(U d) jest podawany na wejście falownika (3), gdzie prąd jest przekształcany z DC z powrotem na AC, tworząc w ten sposób sygnał wyjściowy o wymaganym napięciu i częstotliwości. Do uzyskania sygnału sinusoidalnego stosuje się filtr wygładzający (4)

Aby lepiej zrozumieć zasadę działania falownika, rozważ schemat obwodu przetwornicy częstotliwości na ryc. 2

Ryż. 2- Schemat obwodu przetwornica częstotliwości niskiego napięcia

Zasadniczo falowniki wykorzystują metodę modulacji szerokości impulsu (PWM). Zasada tej metody polega na naprzemiennym włączaniu i wyłączaniu kluczy generatora, tworząc impulsy o różnym czasie trwania (ryc. 3). Sygnał sinusoidalny uzyskiwany jest dzięki indukcyjności silnika lub zastosowaniu dodatkowego filtra wygładzającego.

Ryż. 3. Wyjście falownika

W ten sposób kontrolując proces włączania i wyłączania przełączników falownika, możemy generować sygnał wyjściowy o pożądanej częstotliwości, a tym samym sterować parametrami technologicznymi mechanizmu poprzez zmianę prędkości jazdy.

Teoria i zasada działania softstartu

Ze względu na specyfikę procesów przejściowych zachodzących podczas rozruchu silnika elektrycznego, prądy uzwojenia osiągają 6-8-krotność prądu znamionowego silnika elektrycznego, a moment obrotowy na jego wale osiąga 150-200% Wartość nominalna. W efekcie zwiększa to ryzyko uszkodzenia części mechanicznej silnika, a także prowadzi do spadku napięcia zasilającego.

Aby rozwiązać te problemy w praktyce, softstarty do silników elektrycznych, zapewniając stopniowy wzrost bieżącego obciążenia.

Oprócz zmniejszenia obciążenia prądowego softstarty umożliwiają: .

• Zmniejsz nagrzewanie się uzwojeń silnika;
• Zmniejszenie spadków napięcia podczas rozruchu;
• Zapewnij hamowanie, a następnie uruchomienie silnika w ustalonym czasie;
• Zmniejszenie uderzeń hydraulicznych w rurociągach ciśnieniowych podczas pracy w ramach napędu pompy;
• Zmniejsz zakłócenia elektromagnetyczne;
• Zapewniają kompleksową ochronę silnika elektrycznego w przypadku zaniku fazy, przepięcia, zakleszczenia itp.;
• Zwiększ niezawodność i trwałość systemu jako całości.

Zasada działania SCP

Typowy schemat softstartu pokazano na ryc. jeden

Ryż. 1. Typowy schemat softstartu

Zmieniając kąt otwarcia tyrystorów, napięcie wyjściowe softstartu jest regulowane. Im większy kąt otwarcia tyrystora, tym większa wartość napięcia wyjściowego zasilającego silnik elektryczny.

Ryż. 2. Tworzenie napięcia wyjściowego softstartu

Biorąc pod uwagę, że wielkość momentu obrotowego silnika indukcyjnego jest proporcjonalna do kwadratu napięcia, spadek napięcia zmniejsza wielkość momentu obrotowego wału silnika. Stosując tę ​​metodę prądy rozruchowe silnika elektrycznego są redukowane do wartości 2 ... 4 I NOM, natomiast czas przyspieszania jest nieznacznie zwiększany. Wizualną zmianę charakterystyk mechanicznych asynchronicznego silnika elektrycznego ze spadkiem napięcia pokazano na ryc. 3

Rys 3. Charakterystyka mechaniczna silnika

Spadek obciążenia prądowego podczas łagodnego rozruchu silnika elektrycznego jest wyraźnie pokazany na ryc. cztery.

Ryż. 4. Pokazano schemat miękkiego rozruchu silnika indukcyjnego;

Na ryc. 1. pokazano typowy obwód softstartu, jednak warto zauważyć, że rzeczywisty obwód softstartu będzie zależał przede wszystkim od jego warunków pracy. Na przykład narzędzie domowe i silnik napędowy kruszarki przemysłowej wymagają różnych softstartów. Najważniejsze parametry, które określają tryby pracy softstartów, to czas startu i maksymalne przetężenie.

W zależności od tych parametrów rozróżnia się następujące tryby pracy softstartów:

• Normalna: start 10-20 sekund, prąd na starcie nie większy niż 3,5 I nom.
• Ciężki: rozruch około 30 sekund, prąd przy rozruchu nie przekracza 4,5 I nom
• Super ciężki: Nieograniczony czas przyspieszania, układy o dużej bezwładności, prąd rozruchowy w zakresie 5,5…8 I nom

Softstarty można podzielić na następujące główne grupy:

1. Rozruchowe sterowniki momentu obrotowego
Ten typ urządzenia kontroluje tylko jedną fazę silnik trójfazowy. Sterowanie jednofazowe umożliwia zmniejszenie momentu rozruchowego silnika, ale jednocześnie spadek prądu rozruchowego jest nieznaczny. Urządzenia tego typu nie mogą być stosowane do zmniejszania obciążeń prądowych w okresie rozruchu, jak również do uruchamiania obciążeń o dużej bezwładności. Jednak znalazły zastosowanie w układach z jednofazowymi silnikami asynchronicznymi.

2. Regulatory napięcia z otwartą pętlą
Urządzenie tego typu działa na następującej zasadzie: użytkownik ustawia początkową wartość napięcia oraz czas jego narastania do wartości nominalnej i odwrotnie. Regulatory napięcia bez sprzężenia zwrotnego mogą sterować zarówno dwiema, jak i trzema fazami silnika elektrycznego. Takie regulatory zapewniają zmniejszenie prądu rozruchowego poprzez zmniejszenie napięcia podczas procesu rozruchu.

3. Regulatory napięcia z informacja zwrotna
Ten rodzaj softstartu jest bardziej zaawansowanym modelem opisanych powyżej urządzeń. Obecność sprzężenia zwrotnego pozwala kontrolować proces zwiększania napięcia, osiągając optymalny tryb uruchamiania silnika elektrycznego. Dane o aktualnym obciążeniu pozwalają również na zorganizowanie kompleksowej ochrony silnika elektrycznego przed przeciążeniem, asymetrią faz itp.

4. Regulatory prądu ze sprzężeniem zwrotnym
Kontrolery prądu w pętli zamkniętej są najbardziej zaawansowanymi softstarterami. Zasada działania opiera się na bezpośredniej regulacji prądu, a nie napięcia. Pozwala to na uzyskanie najdokładniejszej kontroli rozruchu silnika elektrycznego, a także ułatwia konfigurację i programowanie softstartu.

Kto chce się męczyć, poświęcać pieniądze i czas na ponowne wyposażenie urządzeń i mechanizmów, które już działają doskonale? Jak pokazuje praktyka - wielu. Chociaż nie każdy w życiu styka się z urządzeniami przemysłowymi wyposażonymi w potężne silniki elektryczne, w życiu codziennym stale spotykają się, choć nie tak żarłoczne i mocne, silniki elektryczne. Cóż, na pewno wszyscy korzystali z windy.

Faktem jest, że praktycznie każdy silnik elektryczny w momencie uruchamiania lub zatrzymywania wirnika doświadcza ogromnych obciążeń. Im mocniejszy silnik i napędzany przez niego sprzęt, tym większy koszt jego eksploatacji.

Prawdopodobnie najbardziej znaczącym obciążeniem, które spada na silnik w momencie rozruchu, jest wielokrotne, choć krótkotrwałe przekroczenie znamionowego prądu pracy zespołu. Po kilku sekundach pracy, gdy silnik elektryczny osiągnie swoją nominalną prędkość, pobierany przez niego prąd również powróci do normalnego poziomu. Aby zapewnić niezbędne zasilanie muszą zwiększyć wydajność urządzeń elektrycznych i linii przewodzących, co podnosi ich ceny.

Po uruchomieniu mocnego silnika elektrycznego, ze względu na jego duże zużycie, następuje „spadek” napięcia zasilającego, co może prowadzić do awarii lub awarii urządzeń zasilanych nim z tej samej linii. Ponadto skraca się żywotność urządzeń zasilających.

W przypadku sytuacji awaryjnych, które spowodowały spalenie silnika lub jego poważne przegrzanie, właściwości stali transformatorowej mogą ulec zmianie tak bardzo, że po naprawie silnik straci nawet trzydzieści procent mocy. W takich okolicznościach nie nadaje się już do dalszej eksploatacji i wymaga wymiany, która również nie jest tania.

Do czego służy miękki start?

Wydawałoby się, że wszystko jest w porządku, a sprzęt jest do tego przeznaczony. Ale zawsze jest „ale”. W naszym przypadku jest kilka:

• w momencie uruchomienia silnika elektrycznego prąd zasilania może przekroczyć wartość znamionową od czterech i pół do pięciu razy, co prowadzi do znacznego nagrzewania się uzwojeń, co nie jest zbyt dobre;
• uruchomienie silnika przez bezpośrednie połączenie prowadzi do szarpnięć, które wpływają przede wszystkim na gęstość tych samych uzwojeń, zwiększając tarcie przewodów podczas pracy, przyspieszają zniszczenie ich izolacji i z czasem mogą prowadzić do zwarcia międzyzwojowego;
• wyżej wymienione szarpnięcia i wibracje przenoszone są na całą napędzaną jednostkę. To wcale nie jest zdrowe, ponieważ może spowodować uszkodzenie jego ruchomych części: systemy koła zębate, pasy napędowe, przenośniki taśmowe lub po prostu wyobraź sobie, że jedziesz w drgającej windzie. W przypadku pomp i wentylatorów jest to ryzyko odkształcenia i zniszczenia turbin i łopatek;
• nie zapomnij o produktach, które mogą znajdować się na linii produkcyjnej. Mogą spaść, kruszyć się lub pękać z powodu takiego szarpnięcia;
• No i chyba ostatnim z punktów, które zasługują na uwagę, jest koszt eksploatacji takiego sprzętu. Mówimy nie tylko o kosztownych naprawach związanych z częstymi obciążeniami krytycznymi, ale także o wymiernej ilości nieefektywnie zużytej energii elektrycznej.

Wydawałoby się, że wszystkie powyższe trudności operacyjne tkwią tylko w potężnym i nieporęcznym urządzenia przemysłowe, Jednak tak nie jest. Wszystko to może stać się bólem głowy dla każdego przeciętnego laika. Przede wszystkim dotyczy to elektronarzędzi.

Specyfika zastosowania takich jednostek jak wyrzynarki elektryczne, wiertarki, szlifierki i tym podobne obejmuje wielokrotne cykle startu i zatrzymania w stosunkowo krótkim czasie. Ten tryb pracy w równym stopniu wpływa na ich trwałość i energochłonność, jak i na ich przemysłowe odpowiedniki. Nie należy jednak zapominać, że systemy miękki start nie można kontrolować prędkości silnika lub odwrócić ich kierunek. Niemożliwe jest również zwiększenie momentu rozruchowego lub zmniejszenie prądu poniżej wartości wymaganej do rozpoczęcia obrotu wirnika silnika.

Opcje układów łagodnego rozruchu silników elektrycznych

Układ gwiazda-trójkąt

Jeden z najczęściej stosowanych przemysłowych systemów rozruchowych silniki indukcyjne. Jego główną zaletą jest prostota. Silnik uruchamia się po przełączeniu uzwojeń układu gwiazdowego, po czym, po ustawieniu prędkości nominalnej, automatycznie przełącza się na przełączanie w trójkąt. Taki początek pozwala osiągnąć prąd prawie o jedną trzecią niższy niż przy bezpośrednim uruchomieniu silnika elektrycznego.

Jednak ta metoda nie jest odpowiednia dla mechanizmów o małej bezwładności obrotowej. Należą do nich na przykład wentylatory i małe pompy ze względu na niewielkie rozmiary i wagę ich turbin. W momencie przejścia z konfiguracji „gwiazdy” do „trójkąta” gwałtownie zmniejszą prędkość lub całkowicie się zatrzymają. W rezultacie po przełączeniu silnik elektryczny zasadniczo uruchamia się ponownie. Oznacza to, że w końcu nie tylko uzyskasz oszczędności na zasobach silnika, ale najprawdopodobniej uzyskasz nadwyżkę energii elektrycznej.

Elektroniczny softstart silnika

Miękki rozruch silnika można wykonać za pomocą triaków wchodzących w skład obwodu sterującego. Istnieją trzy schematy takiego włączenia: jednofazowy, dwufazowy i trójfazowy. Każdy z nich różni się odpowiednio funkcjonalnością i ostatecznym kosztem.

Te schematy zwykle możliwe jest zmniejszenie prądu rozruchowego do dwóch lub trzech nominalnych. Ponadto możliwe jest zmniejszenie znacznego nagrzewania związanego z wyżej wymienionym układem gwiazda-trójkąt, co przyczynia się do wydłużenia żywotności silników elektrycznych. Ze względu na to, że rozruch silnika jest kontrolowany przez zmniejszenie napięcia, przyspieszenie wirnika odbywa się płynnie, a nie gwałtownie, jak w innych schematach.

Ogólnie do systemów łagodnego rozruchu silnika przypisano kilka kluczowych zadań:

• główny - obniżenie prądu rozruchowego do trzech lub czterech nominalnych;
• zmniejszenie napięcia zasilania silnika, przy odpowiednich mocach i okablowaniu;
• poprawa parametrów rozruchu i hamowania;
• awaryjne zabezpieczenie sieci przed przeciążeniami prądowymi.

Jednofazowy obwód rozruchowy

Ten schemat jest przeznaczony do uruchamiania silników elektrycznych o mocy nie większej niż jedenaście kilowatów. Ta opcja jest używana, jeśli konieczne jest złagodzenie uderzenia przy rozruchu, a hamowanie, łagodny start i obniżenie prądu rozruchowego nie mają znaczenia. Przede wszystkim z powodu niemożności zorganizowania tego ostatniego w takim schemacie. Ale ze względu na tańszą produkcję półprzewodników, w tym triaków, są one przerywane i rzadko spotykane;

Dwufazowy obwód rozruchowy

Taki schemat ma na celu regulację i uruchomienie silników o mocy do dwustu pięćdziesięciu watów. Takie systemy miękkiego startu czasami wyposażony w stycznik obejściowy w celu obniżenia kosztów urządzenia nie rozwiązuje to jednak problemu asymetrycznego zasilania faz, co może prowadzić do przegrzania;

Trójfazowy obwód rozruchowy

Ten obwód jest najbardziej niezawodnym i wszechstronnym systemem łagodnego rozruchu silników elektrycznych. Maksymalna moc silników sterowanych przez takie urządzenie jest ograniczona wyłącznie maksymalną wytrzymałością termiczną i elektryczną zastosowanych triaków. Jego wszechstronność pozwala na realizację wielu funkcji takie jak: hamulec dynamiczny, flyback lub pole magnetyczne i równoważenie ograniczające prąd.

Ważnym elementem ostatniego z wymienionych obwodów jest wspomniany wcześniej stycznik obejściowy. On pozwala na zapewnienie prawidłowego reżimu cieplnego układu łagodnego rozruchu silnika elektrycznego, po osiągnięciu przez silnik normalnej prędkości roboczej, zapobiegając przegrzaniu.

Istniejące obecnie softstarty silników elektrycznych, oprócz powyższych właściwości, są przeznaczone do ich wspólnej pracy z różnymi sterownikami i systemami automatyki. Posiadają możliwość włączenia na polecenie operatora lub globalnego systemu sterowania. W takich okolicznościach w momencie włączenia odbiorów mogą wystąpić zakłócenia, które mogą prowadzić do nieprawidłowego działania automatyki, dlatego warto zadbać o systemy zabezpieczeń. Zastosowanie obwodów miękkiego startu może znacznie zmniejszyć ich wpływ.