Устройства плавного пуска - это электронные устройства, используемые для защиты электродвигателей. Хотя ими оснащены не все электродвигатели, они распространены в силовых электродвигателях и двигателях с высокой частотой пуска, поскольку они легко повреждаются внезапными скачками пускового тока. В них используются твердотельные переключатели для контроля напряжения и пускового тока.
Основным недостатком асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является высокий пусковой ток. Методы его уменьшения давно разработаны в теории, но на практике эти разработки (использование пусковых резисторов и реакторов, переключение со звезды на треугольник, использование тиристорных регуляторов напряжения и т.д.) применялись редко.
Однако ситуация изменилась, когда достижения в области силовой электроники и микропроцессорной техники вывели на рынок компактные, простые в использовании устройства плавного пуска (MST, motor soft starters).
Как работают устройства плавного пуска
Устройства плавного пуска - это электронные устройства, используемые для плавного пуска асинхронных двигателей переменного тока. Они контролируют запуск путем постепенного увеличения напряжения питания до номинального значения.
Поскольку ток двигателя пропорционален напряжению питания, устройство плавного пуска значительно ограничивает пусковой ток, а увеличение крутящего момента двигателя всегда адаптировано к ведомой нагрузке. Это позволяет избежать механических ударов и падения напряжения в сети.
Напряжение питания двигателя снижается за счет изменения угла фазы пуска (тиристор) до начального значения во время пуска и постепенно повышается до полного напряжения сети с помощью линейного темпа через заданные интервалы времени.
Плавный пуск и остановка берегут систему привода, обеспечивают плавную работу и минимизируют механические удары, тем самым значительно продлевая срок службы оборудования.
При использовании устройств плавного пуска напряжение питания на клеммах двигателя плавно увеличивается от напряжения сети до полного напряжения питания. При торможении происходит обратный процесс. При использовании устройства плавного пуска скорость вращения вала двигателя не изменяется. В этом заключается принципиальное отличие от преобразователей частоты. Устройства плавного пуска снижают пусковой ток двигателя с 6-9xIn для типичного прямого пуска до 3-5xIn или менее. Плавное, постепенное изменение напряжения и полный контроль тока и крутящего момента двигателя уникальны для устройств плавного пуска. Устройства плавного пуска также защищают двигатель от перегрузок, т.е. перегрева, потери фазы, недопустимого дисбаланса напряжения/тока и короткого замыкания в электросети.
Примерами прерывистого холостого хода с постоянной скоростью являются приводы металло- и деревообрабатывающего оборудования, ленточнопильные станки, конвейеры, дробилки, мельницы, миксеры, прессы, вентиляторы, насосы для заполнения резервуаров и аналогичное оборудование.
В чем разница между устройствами плавного пуска и автотрансформаторными пускателями?
Устройства плавного пуска более гибкие, чем автотрансформаторные пускатели, обеспечивают более плавный пуск и обычно дешевле. Автотрансформаторные пускатели не могут справиться с изменяющимися условиями нагрузки (например, нормальный пуск и пуск холостого хода), и пусковой момент не может свободно регулироваться в соответствии с характеристиками двигателя и нагрузки.
Кратковременные скачки и броски тока все еще происходят на ступенях перехода от напряжения к напряжению, и автотрансформаторный пускатель не может гарантировать плавную остановку. Автотрансформаторные пускатели большие и дорогие, особенно когда требуются высокие пусковые моменты.
В чем разница между устройством плавного пуска и преобразователем частоты?
Устройства плавного пуска дешевле преобразователей частоты (инверторов) как в плане приобретения, так и в плане эксплуатации. Если приводная система работает с постоянной скоростью, устройство плавного пуска является лучшим решением, чем преобразователь частоты. Если нет необходимости регулировать скорость, то частотные преобразователи - это решение, которое неоправданно увеличивает инвестиционные затраты и приводит к дальнейшим неизбежным потерям энергии.
Что означает торможение постоянным током и плавное торможение
Однонаправленное торможение и плавное торможение сокращают время простоя двигателя; торможение постоянным током использует импульсы постоянного тока, чтобы Устройства плавного пуска замедляют двигатель примерно до 70% от полной скорости и используют тормозной момент для остановки двигателя в выбранное время торможения.
Мягкое торможение подходит для нагрузок с чрезвычайно высоким моментом инерции (например, ленточные и дисковые пилы), поскольку оно выделяет меньше тепла в двигателе, чем торможение постоянным током, и обеспечивает более высокий тормозной момент для данного тока.
Преимущества СПД
СПП - это устройства, которые значительно продлевают срок службы двигателей и приводов, работающих на валу двигателя. Когда напряжение питания подается в обычном режиме, оно вызывает явления, которые могут разрушить электродвигатели.
Пусковые токи и напряжения в обмотках двигателя в переходные периоды значительно превышают допустимые значения. Это приводит к износу изоляции обмоток, "заеданию" контактов и значительно сокращает срок службы самого двигателя и подшипников оборудования, которое "сидит" на валу двигателя.
Для обеспечения необходимой пусковой мощности приходится увеличивать номинальную мощность электросети, что приводит к значительному увеличению стоимости оборудования и нерациональному использованию электроэнергии.
Кроме того, "просадка" напряжения питания при запуске электродвигателя может повредить оборудование, работающее от той же сети, а такая же "просадка" может серьезно повредить оборудование электропитания и сократить срок его службы.
Во время запуска электродвигатель является серьезным источником электромагнитных помех, вызывающих повреждение электронного оборудования, питающегося от того же источника питания или находящегося в непосредственной близости от него.
Если возникает аварийная ситуация и двигатель перегревается или сгорает, то в результате нагрева изменяются параметры трансформаторной стали и номинальная мощность отремонтированного двигателя может снизиться до 30%, что делает его непригодным для прежнего использования.
Подключение и конфигурация пускателя
Пускатели двигателей объединяют в себе функции плавного пуска и торможения, защиты машины и двигателя и связи с системой автоматизации.
Мягкий пуск достигается за счет медленного нарастания напряжения, плавного ускорения двигателя и уменьшения пускового тока. Регулируемыми параметрами обычно являются начальное напряжение двигателя, время разгона и время торможения.
Очень низкое начальное напряжение приводит к очень низкому пусковому моменту двигателя, который обычно устанавливается в диапазоне от 30 до 60% от номинального значения напряжения.
При запуске напряжение естественным образом повышается до установленного начального значения напряжения, а затем плавно повышается до номинального значения в течение установленного времени разгона. Затем электродвигатель плавно разгоняется и быстро достигает номинальной скорости.
Использование устройств плавного пуска снижает пусковые токи до минимального значения и уменьшает количество используемых реле, контакторов и выключателей. Они надежно защищают электродвигатели от аварийных перегрузок, перегрева, помех и обрывов фаз, а также снижают уровень электромагнитных помех.
Устройства плавного пуска просты в проектировании, установке и эксплуатации.
Для работы устройств плавного пуска требуется встроенный или внешний обходной контактор. Байпас позволяет устройству плавного пуска полностью отключиться и после завершения пуска напрямую переключиться с сетевого питания на двигатель, тем самым устраняя потери, возникающие в системе электропитания внутри устройства.
Без системы байпаса потери в блоке могут составлять 1,5-2% от мощности, и это необходимо учитывать при расчете энергоэффективности системы привода. Когда устройство плавного пуска переходит в режим байпаса, модуль управления устройства непрерывно контролирует работу привода и, получив управляющий сигнал, переходит в режим торможения, отключая байпас и принимая на себя нагрузку.
При выборе устройства плавного пуска необходимо учитывать следующее
1. ток двигателя. Устройство плавного пуска должно быть выбрано в соответствии с током полной нагрузки двигателя и не должно превышать предельный ток устройства плавного пуска.
2. максимальное количество пусков в час. Обычно оно ограничивается устройством плавного пуска. Важно, чтобы количество пусков в час для двигателя не превышало этот показатель.
3. напряжение сети. Каждое устройство плавного пуска предназначено для работы при определенном напряжении.
Что такое адаптивное управление ускорением?
Адаптивное управление ускорением (AAC) - это еще одна разработка в технологии устройств плавного пуска: при использовании AAC устройство плавного пуска "изучает" характеристики двигателя при запуске и остановке и регулирует свое управление для оптимизации работы. Устройство плавного пуска оценивает скорость двигателя при каждом запуске и остановке КРК и регулирует мощность двигателя для обеспечения выбранного профиля ускорения или замедления; КРК особенно подходит для насосов, поскольку он в значительной степени нечувствителен к изменениям нагрузки.