Сейчас асинхронные двигатели распространены повсеместно по причине своей низкой стоимости, простой конструкции и высокой надежности. Асинхронные двигатели были лучше двигателей на постоянном токе практически во всем кроме тех моментов, где требовалось плавное регулирование частоты вращения.
Устройство плавного пуска (УПП) как раз и создано, чтобы убрать недостатки асинхронных двигателей. В этой статье я расскажу вам об УПП подробнее.
Зачем нужно ограничивать пусковые токи
Как известно во время запуска мотора в первые мгновения создается значительный пусковой импульс, который необходим для преодоления нагрузочного момента на валу.
И для того, чтобы сформировать этот импульс, двигателю необходимо довольно большое количество электроэнергии, которую он берет из подключенной сети.
И здесь рождается первая проблема, а именно просадка напряжения, которая негативно может сказаться на нагрузку, подключенную к этой же сети.
Например, сильная просадка по напряжению может спровоцировать увеличение потребления тока подключенных двигателей, что еще больше просадит напряжение и может привести к полной остановке вращающихся механизмов.
Следующим негативным фактором являются значительные пусковые токи, которые при протекании по обмоткам ротора выделяют огромное количество тепловой энергии, что может привести к повреждению изоляции и вследствие этого выхода из строя изделия.
Третьим негативным фактором является вероятность механического повреждения в результате резкого рывка.
Вот для того, чтобы ликвидировать эти негативные факторы, и нужно ограничивать пусковые токи, реализовать так называемый плавный пуск.
Какие способы ограничения пусковых токов существуют
Итак, для того, чтобы плавно запустить асинхронный двигатель и минимизировать бросок тока есть два варианта:
1. В обмотке статора уменьшают ток. Для этого обмотку разделяют на три отдельные катушки и соединяют по системе звезда. При этом свободные концы выводят на коллекторы (контактные кольца), которые зафиксированы на хвостовике вала.
Далее к коллектору подключают реостат, сопротивление которого в первый момент пуска имеет максимальное значение. По мере того как сопротивление реостата снижается ток на роторе увеличивается, а это значит что двигатель начинает раскручиваться.
Такие установки называются двигателями с фазным ротором и активно применяются в кранах, троллейбусах и трамваях.
2. Путем уменьшения напряжения и тока, которые передаются на статор. Такой вариант реализуется так:
- С помощью автотрансформаторов и реостатов.
- Специальными схемами на базе тиристоров или же симисторов. Именно такие ключевые схемы получили название Устройства плавного пуска, (УПП) которые так же называют софт-стартерами.
Примечание. Частотные преобразователи тоже позволяют реализовать плавный пуск двигателя, вот только такие регуляторы компенсируют резкий скачок крутящего момента, пусковые токи же остаются такими же высокими.
График изменения напряжения при различных вариантах переключения выглядит следующим образом:
А изменение тока и крутящего момента при этом будет выглядеть так:
Заключение
Как видно плавный пуск асинхронного двигателя имеет явные плюсы за исключением одного, такое усложнение схемы ведет к его удорожанию.
Поэтому прежде чем приступать к реализации плавного пуска следует просчитать, а будет ли выгоден такой «апгрейд» или лучше использовать двигатель на постоянном токе, который позволяет плавно регулировать обороты без значительных финансовых вливаний.
Спасибо за ваше внимание!