Выбор оптимального варианта пуска электродвигателя имеет большое значение для обеспечения его надёжной и эффективной работы. В этой статье мы рассмотрим основные варианты пуска электродвигателя, исходя из его мощности.
Прямой пуск электромеханических приводов осуществляется, как следует из названия, прямым включением двигателей на номинальное напряжение. Процесс пуска определяется механическими характеристиками двигателя и нагрузки. При прямом пуске электродвигателя переменного тока по обмоткам двигателя протекают большие токи, которые при частых включениях могут привести к выходу из строя двигателя вследствие разрушения изоляции обмоток. Обычно это двигатели мощностью до 7,5–15 кВт (в зависимости от сети и условий эксплуатации). При наличии электросетей промышленного типа напряжением 380 В, нагрузка имеет низкий момент инерции, пуски редкие (несколько раз в день).
Неисправность двигателя возникает как из-за механических разрушений изоляции обмоток, так и из-за превышения допустимой температуры изоляционных материалов.
Первая причина связана с тем, что на обмотки двигателя действуют электродинамические усилия, величина которых пропорциональна квадрату тока. Пусковой ток двигателя в пять-семь раз превышает номинальный, соответственно, в 25–49 раз возрастают электродинамические усилия, действующие на обмотки. Они приводят к механическим перемещениям обмотки в пазовой и лобовых частях, которые разрушают изоляцию.
Термическое разрушение изоляции связано с тем, что при превышении температуры, в изоляционных материалах происходят необратимые физико-химические процессы, приводящие к форсированному старению.
Кроме того, при прямом пуске возникают значительные механические вибрации, разрушающие шестерни и подшипники электромеханических приводов. Поэтому основной задачей для обеспечения нормальной работы электроприводов является уменьшение влияния переходных электрических и механических процессов.
Прямое включение не допускается:
- на двигателях мощностью свыше 15 кВт;
- когда сеть недостаточно мощная для компенсации пусковых токов;
- при наличии высокого момента инерции (дробилки, мельницы, тяжёлые конвейеры);
- если частота запусков превышает 5–10 раз в час и механические удары или просадки напряжения не допустимы.
При использовании преобразователя частоты пуск двигателей осуществляется с помощью плавного увеличения частоты и напряжения от преобразователя. В течение процесса пуска ток поддерживается на уровне, ограниченном параметрами частотника, что исключает негативные явления прямого включения.
Среди недостатков применения преобразователя частоты основным является его сравнительно высокая стоимость.
Распространённость недорогих устройств для запуска двигателей с ограничением тока в процессе разгона привела к широкому внедрению устройств плавного пуска (УПП).
Функциональная схема УПП представляет собой силовую схему и принцип управления, аналогичный тиристорному регулятору напряжения. Благодаря возможности регулирования напряжения на зажимах двигателя обеспечивается формирование тока в пределах заданного значения при пуске.
Екатерина Арапова, АО "Систэм Электрик"