Схема включения двигателя через плавный пуск. Модификации трехфазного типа. Выбор устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска электродвигателя (сокращенно УПП) – это механизм, используемый для сдерживания роста пусковых характеристик. Он делает мягкими процессы запуска и остановки мотора, защищая его от перегрева и рывков, увеличивает срок эксплуатации. Применяется только для асинхронных двигателей.

При пуске двигателя в ход напрямую в одно мгновение крутящий момент достигает 150-200% от номинального значения. В это же время образуются пусковые токи, которые превышают номинальный в 5, а то и больше раз. Повышенные во время запуска мотора характеристики становится причиной проблем:

Некоторые нечувствительные устройства имеют. В случае, когда на рисунке 13 протекает только ток линии, и нет тока, протекающего через нейтраль, поэтому два тиристора разных фаз должны двигаться одновременно. Однако номинальное напряжение в основном одинаковое.

Для этой схемы должны быть доступны шесть нагрузочных клемм, таких как двигатель. Для того, чтобы ток протекал в нагрузке, два или три тиристора разных фаз должны приводить к времени, а один импульс в воротах не увенчался успехом потому что мгновенные времена переключения в каждом тиристоре различны. Когда это индуктивная нагрузка, токовое поведение равно однофазному, которое возвращается в последовательность импульсов в качестве отключения затвора. Для резистивной нагрузки тиристор может управлять сетевым напряжением только до того, как проводимость может начинаться с 30 и заканчиваться на 180, тогда диапазон угла проводимости тиристора является соло.

Повреждение изоляции обмоток и прекращение работы вследствие перегрева.
Выход из строя кинематической цепи провода из-за обрыва транспортерных лент, механических рывков или гидравлических ударов.
Тяжелый пуск, препятствующий его завершению.

Именно эти проблемы вызывают у электрического двигателя необходимость в устройстве плавного пуска. Благодаря ему мотор разгоняется плавно, без рывков и ударов. Пусковые токи снижаются. Поэтому удовлетворительное состояние изоляции будет держаться еще долго.

Следовательно, последовательность триггеров для группы, управляющей исходящим током; α, α плюс 10 и α плюс 40 соответственно, и аналогичным образом происходит с тиристорами, контролирующими обратный ток; α плюс 180, α плюс 300 и α плюс 40 или α больше. В зависимости от значения угла проводимости α существуют три разных режима переключения для тиристоров.

Тогда напряжения в нагрузке по фиг. 9 могут быть равны нулю или половине линейного напряжения. Таким образом, есть две части анализа; первый, когда есть три тиристора разных фаз, которые одновременно генерируют напряжение нагрузки, аналогичное входному фазовому напряжению, а второе, когда выполняются только два устройства, а напряжение на нагрузке будет составлять половину линейного напряжения. Эти два условия переключения чередуются.

А как понять, что пуск тяжелый, и двигатель нужно оборудовать УПП? Для этого познакомьтесь с описанием трех случаев этого явления:

Пуск слишком тяжелый для используемого источника питания . От сети нужен ток, который она может выработать только при «работе на износ» или не может выдать такое значение вообще. При попытке запуска на входе системы вырубаются автоматы, лампочки отключаются. Некоторые контакторы и реле переключения отключаются, а генератор питания прекращает работу. В этом случае УПП поможет, если питающая сеть сможет обеспечить 250% от номинального значения тока вместо 500-800%, которые были ей не под силу. Если же сеть не даст даже 250%, то смысла в установке устройства плавного пуска нет.
Двигатель не запускается напрямую (не начинает крутиться или не разгоняется до нужной скорости, вызывая срабатывание защитной системы) . УПП не поможет, но можно попробовать исправить ситуацию с помощью преобразователя частоты.
Запуск отличный, но на входе отключается автомат еще до того, как устанавливается номинальная частота . УПП может помочь, но не обязательно. Чем ближе частота вращения к номинальному значению в момент срабатывания автомата, тем больше шансов на успех.

Продвинутые устройства плавного пуска для асинхронных двигателей выполняют дополнительные функции:

Переменные токи в статоре и роторе циркулируют в индукционных машинах. Обмотка статора представляет собой трехфазный и два или более полюса, аналогичные тем, которые используются синхронными машинами. Обмотка ротора не имеет собственной мощности и может быть намоточным типом или белой клеткой. В асинхронном двигателе ротор не получает энергию по проводимости, а по индукции. Таким образом, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вторичной вращающейся обмоткой. Рисунок 15 Основные части бесщеточного асинхронного двигателя.

Защита от короткого замыкания при пуске в ход;
Предотвращение обрыва фазы;
Исключение повторного незапланированного включения;
Защиты от превышения номинальных нагрузок.

Использовать такие устройства можно не только для смягчения запуска, но и для плавной остановки мотора. График ниже показывается зависимость скорости вращения двигателя от времени при прямом пуске и с использованием стартсофтера (второе название УПП).

Электродвигатели улучшают их защиту. Мартовское издание Асинхронный моторный статор. Корпус из стали или легкого сплава окружает тонкостенный крону из кремниевой стали. Листы изолированы друг от друга окислением или изоляционными лаками, как показано на рисунке. Ламинирование магнитной цепи уменьшает потери за счет гистерезиса и вихревого тока или вихревого тока.

Листы имеют канавки, в которых размещены неподвижные обмотки, предназначенные для создания вращающегося поля. Каждая обмотка состоит из нескольких катушек. Это подвижный элемент двигателя. Как и схема магнитного статора, он состоит из стека тонких листов, изолированных друг от друга, и образует цилиндр вокруг вала или вала двигателя, как показано на рисунке. Этот элемент по своей технологии позволяет различать два семейства асинхронных двигателей: один, ротор которого обозначен клеткой, а другой, на извилистый ротор которого обозначены кольца.

Дополнительный бонус обладателям УПП: можно будет подобрать менее мощный источник бесперебойного питания, если в нем есть необходимость.

Принцип действия устройства плавного пуска

Стартсофтеры бывают:

Механические;
Электрические.

Рассмотрим принцип действия каждого из видов УПП.

Механическое регулирование пусковых характеристик

Самый простой способ сделать запуск электродвигателя плавным – принудительно сдерживать нарастающую скорость вращения. Для этого можно использовать устройства, механически регулируя вращение вала. Сюда относят тормозные колодки, противовесы с дробью, блокираторы магнитного действия и жидкостные муфты.

Рисунок 18 Основные части типичного ротора. Прочный ротор обычно представляет собой простую клетку. Клетка закрыта двумя прочными кольцами. Эти двигатели при номинальном крутящем моменте имеют большой проскальзывание. Его стартовый крутящий момент высокий, а пусковой ток низкий, как показано на рисунке. Ротор имеет много потерь и приводит к низкой производительности двигателя. 33. В углублениях или канавках, расположенных вдоль ротора, проводники соединены на каждом конце с металлической короной; эти драйверы развивают крутящий момент, создаваемый вращающимся полем.

В каждом случае принцип действия свой. Однако представить, что происходит при механическом сдерживании скорости, можно на примере вращающегося диска: попробуйте коснуться его предметом. Между ним и диском образуется сила трения, которая будет направлена в противоположную сторону относительно вращения. Это значит, что диску понадобится больше времени для разгона до установленного значения. Скорость при этом будет расти плавно.

Для того чтобы пара была однородной, проводники слегка наклонены относительно оси двигателя. Все имеет вид белой клетки, отсюда и название этого типа ротора. Как правило, клетка белка полностью формована. Алюминий закачивается под давлением, а охлаждающие ребра, помещенные в одну и ту же операцию, обеспечивают короткое замыкание проводников ротора. Эти двигатели имеют относительно низкий пусковой момент, а пусковой ток выше номинальной цифры 19, напротив, они имеют очень небольшое скольжение при номинальном крутящем моменте.

Они в основном используются для больших мощностей для улучшения производительности установок с насосами и вентиляторами. Они также связаны с частотными преобразователями переменной скорости, так что проблемы крутящего момента и пусковой ток полностью решены. Двойной роторный ротор. Он состоит из двух концентрических каркасов, один внешний, небольшого сечения с большим сопротивлением и другой внутренней части большего сечения с меньшим сопротивлением. При пуске токи ротора имеют высокую частоту, и благодаря пленочному эффекту весь ток ротора протекает по периферии ротора и, следовательно, по уменьшенному поперечному сечению в проводниках.

Электрические устройства для плавного пуска электродвигателей

Принцип действия электрических УПП заключается в ограничении подаваемого мотору напряжения с помощью параллельно соединенных тиристоров, как показано на рисунке ниже.

Таким образом, в начале пуска, при высоких токах высокой частоты, 34. Крутящий момент, создаваемый устойчивой наружной клеткой, важен и с малой величиной тока. В конце запуска частота в роторе уменьшается, и поток потока через внутреннюю клетку становится легче. Двигатель тогда ведет себя, как будто он был построен как одна клетка с низким сопротивлением. В установившемся режиме скорость немного ниже, чем у одного силового двигателя. На рис. 19 приведены кривые скорости вращения каждого из типов ротора.

Мартовское издание Ротационный ротор. Проводники ротора формованы в канавках ротора, которые имеют трапециевидную форму, а малая сторона трапеции расположена снаружи ротора. Операция аналогична операции двухблочного двигателя: ток ротора изменяется обратно пропорционально его частоте.

Чтобы лучше понять, как работает стартсофтер, нужно подробнее изучить запуск. Теоретически это процесс преобразования энергии из электрической в кинетическую. При этом сопротивление двигателя от малого значения, характерного для не вращающегося двигателя, увеличивается до большого, когда уже достигнута номинальная скорость. И по закону Ома(I=U/R) в начальный момент ток максимален.

Таким образом: в начале старта крутящий момент выше, а ток ниже. В стационарном режиме скорость по существу равна скорости одиночного сепаратора. 35. В канавках на периферии ротора размещены обмотки, идентичные виткам статора. Обычно ротор трехфазный. Один конец каждой из обмоток соединен с общей точкой. Свободные концы могут быть соединены либо с центробежным коннектором, либо с тремя изолированными медными кольцами, которые вращаются вместе с ротором. На этих кольцах переворачивайте щетки на основе графита, подключенные к стартеру.

В зависимости от значения резисторов, вставленных в цепь ротора, этот тип двигателя может развивать пусковой крутящий момент до 5-кратного номинального момента. Пусковой ток почти пропорционален крутящему моменту, разработанному на валу двигателя. Это решение постепенно выходит из электронных систем, связанных со стандартными двигателями. Не может быть крутящего момента, если не возникает индуцированный ток, протекающий через петлю. Этот крутящий момент зависит от тока, протекающего через петлю, и не может существовать, если в контуре нет изменения потока.

Формула же энергии имеет вид: E=P*t=U*I*t. А поскольку в начале запуска ток максимален, то энергия должна передаваться очень быстро. Если же своими руками подключить электродвигатель к сети через УПП, то на входе в устройство будет работать вторая формула. Энергия будет подаваться очень быстро, но выходить будет медленно. Это достигается путем ограничения напряжения, контролирующего рост пускового тока. А поскольку в обеих формулах ток имеет одинаковую величину, видно, что чем меньше сила тока, тем больше времени потребуется на разгон. Но разгон при этом будет плавный.

Следовательно, необходимо иметь разность скоростей между поворотом и вращающимся полем. По этой причине электродвигатель, работающий в соответствии с этим принципом, называется асинхронным двигателем. Поэтому при запуске частота тока ротора является максимальной. Электродвигатели, улучшающие их защиту. Характеристическая кривая крутящего момента асинхронного двигателя дается в 0 и 1, дает несколько важных информационных элементов о работе асинхронных двигателей. Наведенный крутящий момент двигателя равен нулю при синхронной скорости.

Важно! Несмотря на необходимость в снижении пусковых токов, устанавливать их на слишком низких значениях нельзя. Иначе двигатель не сможет разогнаться. Обычно достаточно снизить ток до 250% от номинального (при прямом пуске он составляет 500-800%).

Управление электрическими стартсофтерами

Различают два вида электрических устройств, смягчающих пусковой процесс:

Кривая крутящего момента приблизительно линейна между вакуумом и полной нагрузкой; потому что при увеличении скольжения происходит линейный рост: ток ротора, магнитное поле ротора и индуцированный крутящий момент. Максимальный или отклоняющий момент равен или 3 раза номинальному крутящему моменту и не может быть превышен. Рисунок 0 Характеристика крутящего момента для асинхронного двигателя.

Электрические машины. 3-е издание. Для данного скольжения индуктивный крутящий момент изменяется с квадратом приложенного напряжения. Этот факт полезен для управления скоростью асинхронных двигателей. Индукционная машина работает как генератор в редких случаях, потому что работа в этом режиме неэффективна, это происходит, когда скорость ротора больше, чем синхронная. Для быстрого торможения двигателя включаются две фазы, что означает изменение направления вращения магнитного поля.

С амплитудным управлением;
С фазовым управлением.

Работа амплитудного УПП базируется на постепенном увеличении напряжения на клеммах мотора до максимальной величины. Такие устройства помогают запускать электродвигатели в холостом режиме или с небольшой нагрузкой.

Фазовые стартсофтеры регулируют частотные характеристики фазного тока без снижения напряжения. Это позволяет сохранить высокую мощность мотора, запускать который можно даже с большой нагрузкой. Установить плавное нарастание вращательной частоты можно даже в рабочем режиме. Это важная функция, благодаря которой можно менять скорость вала, не теряя мощность.

Рисунок 1 Кривая крутящего момента, показывающая расширенные рабочие диапазоны. Классы проектирования для асинхронных двигателей. Национальная ассоциация электрических производителей в Соединенных Штатах и Международная электротехническая комиссия в Европе разработали систему идентификации букв для коммерческих двигателей. Можно производить различные кривые крутящего момента, как показано на рисунке, путем изменения характеристик ротора асинхронных двигателей. Чтобы помочь отрасли правильно выбрать двигатели для различных приложений во всем диапазоне мощности.

Оборудовать электродвигатель устройством плавного пуска или нет – ваше личное дело, если только он не завершает работу на полпути до разгона. Но имейте в виду, что за рубежом запрещено пускать в ход моторы мощностью более 15000 Ватт без стартсофтера. Попытка сэкономить на УПП может привести к преждевременному износу механизма. Если уж не хочется сильно тратиться, то просто установите устройство своими руками, но приобретите его обязательно.

Рисунок Типичные характеристические кривые для различных конструкций роторов. Они имеют стандартную конструкцию с нормальным пусковым моментом, нормальным пусковым током и низким скольжением. Полное скольжение нагрузки двигателей класса А должно быть менее 5%. Начальный крутящий момент этой конструкции равен, по меньшей мере, номиналу больших двигателей и составляет 00% или более от номинального момента малых двигателей. Основной проблемой такого типа конструкции является чрезвычайно высокий пусковой ток.

Если мощность превышает 5 л.с. необходимо использовать некоторую форму запуска, чтобы избежать проблем падения напряжения в силовой системе, к которой они подключены. Эти двигатели используются в вентиляторах, воздуходувках, насосах, токарных станках и других машинах. 39. Они называются двигателями общего назначения, и к этому типу относятся большинство двигателей с ротором с короткозамкнутым ротором, имеют нормальный пусковой момент, низкий пусковой ток и низкое скольжение. Этот двигатель производит почти тот же пусковой момент, что и двигатель класса А, на 5% меньше тока.

Эффективное использование устройств плавного пуска (УПП) возможно только при условии корректного выбора типономинала. Ключевыми критериями выбора обычно являются тип нагрузки двигателя, частота пусков, а также паспортные данные.

Пусковые характеристики устройств могут значительно отличаться друг от друга, причём их величины зависят от спектра решаемых задач. Именно поэтому при выборе устройства плавного пуска асинхронных двигателей так важно учитывать область его будущего применения.

Характеристики пуска условно можно разделить на три категории.

Режимы работы УПП

Нормальный режим ограничивается величиной пусковых токов на уровне 3,5 х I ном, при времени пуска от 10 до 20 секунд.

Тяжёлый режим характеризуется нагрузками с несколько большим моментом инерции. Пусковые токи ограничены пределом 4,5 х I ном, а время разгона - 30-ю секундами.

Очень тяжелый режим подразумевает наличие очень высоких моментов инерции. Пусковые токи доходят до уровня 5,5 х I ном, а время разгона может значительно превышать 30 секунд.

Виды УПП

Схема работы УПП может быть одной из четырёх типов:

1. Регуляторы пускового момента контролируют лишь одну фазу трехфазного асинхронного двигателя. Хотя такой тип управления и способен контролировать плавный пуск, он не обеспечивает снижения пусковых токов.

Фактически, при использовании регуляторов пускового момента, ток на обмотках двигателя приблизительно равен току, который получается при прямом пуске. В тоже время, такой ток протекает по обмоткам дольше, чем в случае прямого пуска, поэтому двигатель может перегреться.

Устройства такого типа не могут применяться для приводов, которым нужно снижение пусковых токов. Они не могут обеспечить пуск высокоинерционных механизмов (из-за опасности перегрева двигателя), а также частые запуски/остановки привода.

2. Регуляторы напряжения без сигнала обратной связи могут работать только по жестко заданной пользователем программе. Обратная связь от двигателя отсутствует, поэтому они не могут изменять частоту вращения двигателя, подстраивая её под меняющуюся нагрузку. В остальном они отвечают всем требованиям, которые предъявляются к мягким пускателям, и способны управлять всеми фазами двигателя. Это едва ли не самые популярные устройства плавного пуска.

Таблица 1 Режим работы в зависимости от области применения

Схема запуска двигателя определяется путём предварительного задания стартового напряжения, а также времени, необходимого для пуска. Многие устройства такого типа могут обеспечивать также ограничение величины пускового тока - это достигается снижением напряжения при запуске. Разумеется, такие регуляторы способны управлять также замедлением работы механизма, выполняя плавный и продолжительный останов.

Двухфазные регуляторы могут снижать напряжение и в трёх фазах, однако ток получается несбалансированным.

3. Регуляторы напряжения с сигналом обратной связи - это модернизированные версии устройств, описанных выше. Они способны считывать текущую величину тока и регулировать напряжение таким образом, чтобы ток не выходил за заданные пользователем рамки. Также полученные данные используются для работы разнообразных защит (от дисбаланса фаз, перегрузки и т.п.).

Такое устройство плавного пуска асинхронных двигателей может быть сгруппировано с другими подобными устройствами в единую систему управления электродвигателями.

4. Регуляторы тока с сигналом обратной связи . Это самые современные устройства плавного пуска. Схема работы основана на регуляции силы тока, а не напряжения, как предыдущие модели. Это обеспечивает лучшую точность управления, более простое программирование и быструю настройку устройства - ведь большинство параметров тут определяется автоматически, без необходимости ручного ввода.

Запуск на пониженное напряжение

В момент такого пуска ток, протекающий через двигатель, равен току в случае заклиненного ротора. Двигатель в это время разгоняется, причём момент в какое-то мгновение становится выше номинала, после чего приходит к номинальному значению. Характер изменения тока и момента зависит от конструкции и модели каждого конкретного двигателя.

Следует заметить, что процесс запуска двигателей разных моделей, но имеющих одинаковые характеристики, может сильно отличаться. Пусковой ток может находиться в пределах 500%-700% от номинального, а момент - от 70% до 230%!

Такие особенности являются серьёзным препятствием для работы этого вида устройств плавного пуска асинхронных двигателей . Поэтому если ваша задача - получить высокий пусковой момент при минимальном значении пускового тока, вам нужно подбирать соответствующие двигатели.

Пусковой момент двигателя имеет квадратичную зависимость от силы тока, как уже было показано.

Необходимо помнить, что снижение тока должно быть ограниченным: если пусковой момент станет меньше момента нагрузки, разгон прекратится, и двигатель не наберет номинальную скорость вращения.

Пускатели по схемам треугольник/звезда

Хотя пускатели такого типа являются самым распространённым видом устройств плавного пуска, схема треугольник/звезда не позволяет работать при больших нагрузках.

Сначала, при пуске, двигатель подключается «в звезду», а момент и величина тока при этом равна трети от номинальной. По истечению заданного интервала привод отключается и снова включается, но уже по схеме «треугольник».

Пуск будет эффективным, если при разгоне по схеме «звезда» двигатель сможет развить момент, который необходим для набора скорости, достаточной для переключения на «треугольник». Если это произойдёт на скорости, значительно меньшей номинальной, то ток при таком пуске не будет значительно отличаться от тока прямого пуска, а значит, применение устройства лишено смысла.

Кроме взрывных скачков тока и момента, в момент перехода двигателя на работу по схеме «треугольник» происходят и другие сложные переходные процессы. Их амплитуда зависит от амплитуды и фазы напряжения, которое создаётся двигателем при переключении.

В самом худшем случае величина напряжения может быть такой же, как в сети, однако находиться в противофазе. Тогда ток будет превышать номинальный в два раза, а момент, согласно вышеприведенной формуле, в четыре.

Пускатели с автотрансформатором

В конструкции таких пускателей для снижения подводимого к двигателю напряжения используется автотрансформатор. Для ступенчатой регуляции величины пускового тока и момента используются специальные отводы. Полная скорость вращения вала электродвигателя достигается до момента перехода на номинальное напряжение, а скачки тока при этом минимизируются. В тоже время из-за ступенчатого характера регулирования достичь высоких показателей точности оказывается невозможно.

Пускатель с автотрансформатором, в отличие от предыдущего (треугольник/звезда) характеризуется замкнутыми переходными процессами. Это означает, что жесткие переходные процессы кривых момента и тока во время разгона электродвигателя отсутствуют.

Из-за падения величины напряжения на автотрансформаторе, уменьшается момент на любых скоростях электродвигателя. При высокоинерционной нагрузке привода время пуска может превысить допустимые (безопасные) пределы, а при переменной - поведение системы становится неоптимальным.

Пускатели с автотрансформатором обычно используются при частоте пусков до 3 шт./час. , рассчитанные на более частые запуски или на более сильную нагрузку, имеют большие габариты и стоят значительно дороже.

Пускатели со встроенными в цепь статора резисторами

Такие пускатели для снижения подводимого к статору напряжения используют жидкостные или металлические резисторы. При грамотном выборе резисторов такие устройства обеспечивают хорошее снижение момента и пускового тока электродвигателя.

Точный выбор резисторов должен быть сделан ещё на этапе проектирования с учётом всех параметров двигателя, его режимов работы и планируемой нагрузки. Однако такая информация не всегда оказывается доступной, а когда резисторы выбирают неточно, то и качество, и надёжность работы пускателя остаются невысокими.

Особенность такой схемы заключается в том, что сопротивление резисторов меняется в процессе работы из-за их нагрева. По причине опасности перегрева, пускатели с резисторами не используются для работы с высокоинерционными машинами и механизмами.

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей

УПП (тиристорные УПП) - это наиболее технически совершенные электронные устройства, используемые для плавного пуска/останова электродвигателей. Принцип работы заключается в управлении входящим напряжением. Основная задача - управление пусковым током и моментом, однако современные схемы устройств плавного пуска имеют множество интерфейсных функций, а также позволяют обеспечить комплексную защиту двигателя.

Основные функции УПП:

Возможность плавно и бесступенчато изменять напряжение и ток;

Возможность управления током и моментом путём создания несложных программ;

Плавный останов с мягким торможением в тех системах, где это может потребоваться (конвейеры, насосы и т.п.);

Обеспечение частых пусков и остановов без изменения характеристик системы;

Оптимизация рабочих процессов даже в системах с изменяющейся нагрузкой.

Применение УПП позволяет:

устранить ударные токи в питающей сети и АД при его пуске;

снизить пусковые токи в АД;

устранить механические ударные воздействия как на АД, так и на приводной механизм;

уменьшить тепловые воздействия на АД;

снять перенапряжения при останове АД;

сократить время поиска неисправности;

повысить надежность эксплуатации и срок службы АД.

Устройство плавного пуска представляет из себя тиристорный регулятор напряжения (ТРН)

В регуляторе напряжения в каждый фазный провод включаются встречно-параллельно два тиристора, один из которых работает условно в положительный полупериод напряжения сети, а другой в отрицательный. Регулирование напряжения на выходе регулятора осуществляется изменением времени включения каждого тиристора относительно момента, когда ток должен переходить с одного из трех тиристоров на другой (базовая точка), путем подачи на тиристор управляющего импульса, что дает возможность изменять время протекания тока через тиристор в течение полупериода напряжения сети и напряжение на его выходе, подаваемое на нагрузку, в данном случае на двигатель. Это напряжение не является синусоидальным, и его можно представить как среднее напряжение, которое можно менять, изменяя продолжительность работы тиристора в течение полупериода. Время включения тиристора относительно базовой точки выражается в градусах и называется углом регулирования. Изменяя угол регулирования тиристоров, можно получить необходимое напряжение для плавного пуски двигателя.

По окончании процесса пуска тиристоры переводятся в режим постоянного включения или могут шунтироваться специальным контактором. Применение шунтирующего контактора позволяет повысить КПД устройства, увеличить срок службы тиристоров и исключить влияние полупроводниковых элементов на сеть.

ФУНКЦИИ ЗАЩИТЫ

Дополнительно к функциям управления пусковыми режимами и режимами останова, тиристорные преобразовательные устройства (ТПУ) снабжаются функциями защиты АД и защиты ТПУ от аварийных режимов. К стандартным функциям относятся:

защита от короткого замыкания на выходе ТПУ;

защита от заклинивания вала двигателя при пуске;

защита от перегрузки по току в рабочем режиме;

защита от недопустимого снижения напряжения на входе ТПУ;

защита от недопустимого повышения напряжения на входе ТПУ;

защита от обрыва фаз;

защита от невключения шунтирующего контактора (при наличии);

защита от несимметрии входного напряжения;

защита от обратного чередования фаз на входе;

тепловая защита двигателя;

защита от пробоя силового тиристора;

защита при потере управляемости тиристора.

Тепловая защита двигателя предполагает наличие встроенного в обмотку двигателя датчика температуры, а в системе управления предусматривается только наличие соответствующего входа и системы обработки. При отсутствии такого датчика осуществляется так называемая косвенная тепловая защита, которая основывается на той или иной тепловой модели двигателя, закладываемой изготовителем в программное обеспечение микроконтроллера.

Кроме рассмотренных функций, некоторые изготовители закладывают в ТПУ датчики сопротивления изоляции и возможность сушки обмотки постоянным или переменным током.

Система управления

Интерфейсная часть системы управления содержит, как правило, две части: интерфейс оператора и интерфейс оборудования.

Интерфейс оператора выполняется обычно на основе жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) и клавиатуры, расположенных на лицевой панели устройства. С помощью ЖКИ и клавиатуры производится программирование устройства и на ЖКИ выводится информация о режимах работы устройства. Ряд изготовителей недорогих устройств малой мощности реализует интерфейс оператора на основе светодиодной индикации и микропереключателей (устанавливаемых перемычек).

Интерфейс оборудования предполагает развитую систему ввода управляющих сигналов и вывода сигналов о состоянии устройства. Так, команды «пуск/стоп» могут приниматься в виде уровней напряжения, унифицированных токовых сигналов или сигналов типа «сухой контакт». Последние модели устройств содержат в своем составе последовательные каналы связи на основе шин RS-232, RS-432, CAN, через которые может производиться как программирование устройства, так и задание команд пуска/останова и считывание информации о режиме работы. Общее количество входных, выходных сигналов может достигать 15–20 каналов.

Производители

В настоящее время ТПУ выпускают такие мировые производители, как ABB, Siemens, Emotron AB, Softronic, Telemecanique, Ansaldo и ряд других. Выпуск ТПУ освоили и российские фирмы. Большинство фирм выпускает ТПУ в виде моноблока, в котором размещаются силовая часть, система управления и вспомогательные элементы. Следует отметить, что большинство зарубежных устройств не имеют в своем составе шунтирующего контактора, а в системе управления предусматриваются только элементы управления внешним контактором.

В качестве примера отечественного ТПУ можно привести ТПУ4К на мощности 55–160 кВт. Оно построено по классической схеме, имеет встроенный шунтирующий контактор и использует в качестве ядра системы управления микроконтроллер производства Atmel. Интерфейс оператора комбинированный, включающий в себя ЖКИ, подключаемую на время ввода параметров клавиатуру и ряд потенциометров, задающих величины токовых уставок для различных режимов работы. ТПУ имеет следующие функции защиты: от установившегося короткого замыкания на выходе ТПУ; от заклинивания вала двигателя при пуске; от перегрузки по току в рабочем режиме; от обрыва фаз; от невключения шунтирующего контактора; тепловая защита двигателя.

При срабатывании любой защиты ТПУ отрабатывает процедуру останова двигателя в соответствии с алгоритмом, оптимизированным для конкретного вида привода. ТПУ выполнен инвариантным по отношению к чередованию фаз на входе, поэтому не нуждается в защите от неправильной фазировки питающей сети. Из сервисных функций следует отметить наличие выхода, сигнализирующего о безаварийном окончании процесса пуска.

Большое разнообразие пусковых устройств различных производителей, имеющих примерно одинаковые технические характеристики, заставляет обращать внимание на стоимостные, эксплуатационные и «пользовательские» характеристики.

Примечателен тот факт, что изделия отечественных производителей существенно дешевле, чем зарубежные. Кроме того, некоторые отечественные производители, в отличие от иностранных, в цену устройства закладывают затраты на ввод в эксплуатацию, адаптацию изделия к конкретному приводу и оптимизацию его характеристик применительно к конкретному механизму. Наличие микроконтроллера позволяет отдельным отечественным производителям оперативно адаптировать алгоритмы и параметры под требования конкретного заказчика и конкретного вида привода, в то время как представители западных компаний таких услуг не предоставляют.

Примеры УПП:

1) Устройство плавного пуска SIRIUS 3RW40 со встроенными функциями:

Полупроводниковая защита двигателя и собственная защита устройства от перегрузок

Регулируемое токоограничение для плавного пуска и остановки трёхфазных асинхронных двигателей

Диапазон номинальной мощности от 75 до 250 кВт (при 400 В)

Области применения:

Вентиляторы, насосы, строительное оборудование, прессы, эскалаторы, системы кондиционирования воздуха, системы транспортировки, сборочные линии, компрессоры и