Устройства плавного пуска асинхронных двигателей принцип работы - Журнал "Автопарк"
Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей принцип работы

Как выбрать устройство плавного пуска — общие сведения, производители

Работа любых двигателей сопряжена с возникновением в сети пусковых токов, которые могут в разы превышать рабочие величины. Такая ситуация несет существенную угрозу и для обмоток электродвигателя, и для питающей ее линии. Помочь решить вопрос может специальное приспособление, которое предотвращает скачкообразное нарастание. Поэтому далее мы рассмотрим, как выбрать устройство плавного пуска для подключения разнообразного оборудования.

Общие сведения об УПП

Современные устройства плавного пуска обеспечивают не только постепенное нарастание токовой нагрузки, но и ряд других полезных функций: контроль параметров подключенного электрического двигателя, изменение условий остановки, защитное отключение при перегрузке и многое другое. Конструктивно устройство плавного пуска представляет собой полупроводниковые элементы, способные переходить в открытое или закрытое состояние, ограничивая нагрузку. Дополнительно они могут комплектоваться силовыми контактами, дисплеями, расцепителями и другими компонентами.

Применение устройств плавного пуска электродвигателей необходимо применять в следующих ситуациях:

  • При наличии мощных электрических машин, особенно трехфазных асинхронных., отличающихся большими токами. Для них нормальный режим работы будет сопровождаться ложными срабатываниями автоматики, заметной просадкой напряжения и другими неприятностями, влияющими на нормальную работу смежных приборов.
  • Если технологические операции не допускают рывковых движений. К примеру, прямой пуск конвейера может привести к поломке или остановке производства, как при старте, так и на этапе торможения.
  • Перегрузка электрических сетей, в которых токи и без того превышают номинальные режимы. В момент пуска асинхронных двигателей может произойти отжиг проводов, перегрев трансформаторов или срабатывание автоматики на ТП и КТП.
  • Затяжное время прямого запуска, который дополнительно осложняет процесс разгона двигателя.

Если в ваших сетях присутствует хотя бы один из факторов, вам понадобится устройство плавного запуска, от которого будет зависеть надежность и устойчивость функционирования всей системы. Ярким примером выступает пуск прокатного станка, схема УПП такого приведена ниже:

Рис. 1. Применение устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска устанавливается перед электрической машиной, чтобы контролировать ток в обмотках двигателя. Как видите из токовой и частотной диаграммы ниже, частота набирается постепенно, как и ток создает несколько скачков, но не более предела, установленного на устройстве плавного пуска.

Выбор такого ответственного узла следует осуществлять среди проверенных производителей.

Лучшие производители

Главное требование к устройству плавного пуска – надежность и длительность эксплуатации. Поэтому выбирая конкретную модель, важно определиться с наиболее популярными производителями, их перечень приведен в таблице ниже:

Таблица 1: сравнение производителей устройств плавного пуска

Наименование компанииКраткое описание продукции
Schneider ElectricПредставляет линейку УПП Altistart как цифрового, так и аналогового исполнения с большим количеством вспомогательных функций.
SiemensОдин из лучших немецких производителей. УПП от Siemens отличаются высокой надежностью и такой же стоимостью.
ABBТакже один из лучших производителей, выпускает УПП с широкими функциональными возможностями.
Carlo GavazziОдин из ведущих итальянских производителей, отличается удобным пуском и простой системой настройки.
DanfossОтличается простотой монтажа и хорошим функционалом для подключения электрических машин разной мощности.

Основные критерии выбора

Плавный пуск можно реализовать различными способами и темпами нарастания электротока. Поэтому первое, от чего нужно отталкиваться – параметры работы асинхронных электродвигателей.

Среди них вам пригодятся:

  • Значение тока при запуске электродвигателя, который удобнее всего измерить клещами эмпирическим методом. В лабораторных условиях применяются специальные приборы, фиксирующие максимум, они куда точнее, но и стоят дороже.
  • Рабочий ток – необходим для определения соотношения нагрузок устройства плавного включения.
  • Время пуска – временной промежуток, за который мотор набирает номинальную частоту и выравнивается до номинального тока.
  • Время остановки – регламентируется не всеми техпроцессами, так как не в каждом случае требуется плавная остановка.

Также важно определять количество включений за единицу времени, в среднем, устройство плавного пуска необходимо при 2 – 3 манипуляциях за час. Тогда затраты на приобретение и установку однозначно окупятся за счет экономии моторесурса трехфазного электродвигателя.

Выбор по классификации пуска

Следующим критерием для выбора устройства плавного запуска будет степень тяжести запускаемого агрегата.

Согласно принятой классификации выделяют три категории:

  • Легкий пуск – считается такая ситуация, при которой пусковая отличается от номинальной мощности не более чем в 3 раза. Сюда относятся приспособления со слабой механической нагрузкой – вентиляторы, насосы, двигатели с холостым пуском и прочие.

Рис. 2. Пример легкого пуска

  • Средний пуск – вариант, когда претерпевается перегрузка в 4 раза и время запуска является достаточно продолжительным, от 30 до 50 секунд. К ним относятся различные смесители, дробильные установки, некоторые конвейеры и т.д.
  • Тяжелый пуск – сюда относятся агрегаты, выдающие 6-7 кратное превышение. Это всевозможные крановые электрические машины и лебедки с изначальной нагрузкой, сепараторы, шнековое оборудование, насосы и т.д.

Расчет категории выполняется путем деления тока при запуске на рабочий ток в номинальном режиме. Если величина перегрузки окажется слишком большой, то помимо мягкого пуска вам нужно будет использовать еще и частотное регулирование.

Способ управления

В зависимости от способа включения и отключения устройства плавного запуска они подразделяются на аналоговые и цифровые. Сегодня на рынке практически невозможно приобрести аналоговый УПП, так как производители используют электронику. Аналоговое устройство функционирует посредством потенциометра и переключателя. За основу цифрового взято микроконтроллер, оценивающий текущую ситуацию в сети и подающий управляющие команды.

Цифровые модели оснащаются всевозможными анализаторами, системами контроля рабочих параметров, защитами и т.д. Некоторые из них оснащаются функцией удаленного доступа и все процессы можно видеть и регулировать с помощью мобильного приложения.

Рис. 3. Цифровое устройство плавного пуска с программируемыми функциями

Отдельно обратите внимание на следующие функции, которые могут вам пригодиться для реализации тех или иных технологических операций:

  • защита от перегрузки – неотъемлемая составляющая большинства устройств плавного пуска;
  • блок плавного разгона электродвигателя – требуется для предотвращения рывков на начальном этапе.;
  • блок импульсного разгона, когда первый толчок вала осуществляется на максимальном моменте, чтобы сдвинуть его с большой нагрузкой;
  • плавное торможение – нужен в тех ситуациях, когда от способа остановки двигателя зависит возможность повторного запуска или техпроцесс не допускает резкого прерывания;
  • защиты от перекоса по фазам, обрыва линии, снижения рабочих токов или падения частоты.

Функция шунтирования

При постоянной работе электродвигателя, устройство плавного запуска воспринимает его рабочую нагрузку, пропуская через основную линию. От этого полупроводниковый переход подвергается преждевременному изнашиванию, что обуславливает сокращение срока службы. Для предотвращения подобного эффекта после запуска электрического мотора происходит шунтирование устройства плавного пуска контактами пускателя.

Такая опция актуальна для электрических машин с большими номиналами рабочих токов. Некоторые модели устройств плавного запуска укомплектованы такими контакторами с завода, для других шунт устанавливается отдельно, пример раздельной установки показан на рисунке ниже:

Рис. 4. Устройство плавного пуска с отдельными контакторами

После шунтирования питание на электрическую машину будет подаваться напрямую от сети.

Количество фаз

По числу фаз устройство плавного пуска подразделяется на двухфазные и трехфазные, в каждом из них задействуется две или три фазы соответственно. В первом варианте пуск осуществляется через две фазы, а третью подключают к электрической машине напрямую. Недостатком двухфазных моделей для плавного пуска является несимметричность системы, но такие устройства обладают более низкой ценой и меньшими габаритами.

Читать еще:  В каком году выпустили ниву с инжекторным двигателем

Трехфазные агрегаты плавного пуска более дорогие, но их работа полностью симметрична, их применение оправдано для процессов с частыми коммутациями и тяжелой нагрузкой.

Существует категория компактных устройств, работающих напрямую от бытовой сети. Они предназначены для пуска маломощный домашних установок.

Устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска (УПП) – специальный «механизм», главным назначением которого является плавный пуск и такая же плавная остановка электродвигателя. Устройство плавного пуска электродвигателя может быть механическим, электромеханическим или электронным.

Содержание:

  • ✓ Характеристики УПП
  • ✓ Применение устройств плавного пуска двигателя

Характеристики УПП

В режимах запуска и остановки электрических приводов, работающих с асинхронными двигателями, мгновенный ток в 5-8 раз выше, нежели его номинальные значения. Логично, что такой повышенный ток создает большую нагрузку на сеть электропитания, а в итоге это может привести к короткому замыканию или перегреву и, как следствие, к быстрому износу обмоток стартера. При этом почти в два раза увеличивается крутящий момент ротора, что приводит к появлению динамических ударов и быстрому износу элементов электродвигателя.
Избежать появления вышеописанных проблем можно с помощью устройства плавного пуска асинхронных двигателей. Такое устройство при запуске двигателя линейно наращивает подачу напряжения на него – от 30 % до номинального значения. Также устройство плавного пуска двигателя ограничивает верхнюю планку пускового тока, разрешая его повышение только в пределах 3-5 раз от номинального показателя.

Устройство плавного пуска двигателя может устанавливаться в приводных системах:

  • ✓вентиляторов;
  • ✓компрессоров;
  • ✓помп и насосов;
  • ✓конвейерных и транспортерных линий;
  • ✓центрифуг, мельниц, дробилок (систем с высокой инерцией);
  • ✓в комплексе с цепными, ременными и реверсивно-редукторными передачами.

Работа подобных «мягких» пускателей основывается на взаимодействии встречно включенных тиристоров силового типа. Вариативность данных устройств обуславливается различиями методов изменения напряжения, которые могут зависеть от нагрузки на электродвигатель, а также от сервисных функций и схем регулирования.
Схемы регулирования обусловлены непосредственным включением УПП в электросеть:

  • ✓Однофазные – для смягчения ударных механических нагрузок. Не осуществляется плавное торможение и не ограничивается пусковой ток. Такие УПП могут применяться только для электродвигателей мощностью до 11 кВт.
  • ✓Двухфазные – для пуска электропривода мощностью до 250 кВт на легких режимах.
  • ✓Трехфазные – пускатели универсального типа, подходящие для выполнения частых пусков и остановок. Такие устройства способны обеспечивать точную выдержку пользовательских характеристик.

Дополнительные сервисные функции устройств плавного пуска существенно расширяют их область применения. Так, УПП могут дополнительно использоваться для:

  • ✓управления крутящим моментом (важная функция для работы системы с устойчивой скоростью);
  • ✓защиты устройств от механических перегрузок;
  • ✓сигнализации возникшего перекоса или обрыва фаз;
  • ✓тепловой защиты;
  • ✓псевдочастотного регулирования (снижения скорости электродвигателя лишь на определенный отрезок времени);
  • ✓динамического торможения;
  • ✓перевода механизма в толчковый режим (только для механизмов с высокой инерционной массой).

Установка исходящих параметров для работы устройства плавного пуска (начальное торможение, время пуска двигателя и торможения) производится вручную. Что же касается внешнего управления, то оно может быть как аналоговым, так и цифровым. Модели с аналоговым управлением регулируются специальными потенциометрами или посредством дополнительных внешних устройств. Цифровые устройства контролируют исходящие параметры через микропроцессорные контроллеры. Также стоит отметить, что цифровые УПП имеют большой функционал и широкий спектр настроек. Большое количество качественных цифровых УПП выпускается под следующими марками:

  • ✓устройство плавного пуска schneider;
  • ✓устройство плавного пуска altistart;
  • ✓устройство плавного пуска abb;
  • ✓устройство плавного пуска schneider electric.

Выбирать подходящее УПП следует, ориентируясь на его перегрузочную способность, а также учитывая требования к полному и пусковому току электродвигателя и предположительное количество требуемых пусков за один час. Номинальный ток электродвигателя обязательно должен быть меньше, чем ток устройства плавного пуска. Схема включения подобного устройства весьма сложна, поэтому в некоторых случаях, при надобности установки УПП, следует обращаться к профессионалам, которые подскажут и правильно подберут требуемое оборудование.
В нашем интернет-магазине вы найдете широкий ассортимент различного электрооборудования, среди которого без труда сможете выбрать и устройство плавного пуска. Купить УПП достаточно просто, нужно лишь выбрать подходящую модель и заполнить простую форму заказа. В ассортименте нашего интернет-маркета вы найдете как иностранные, так и отечественные устройства плавного пуска. Цена на это оборудования различна и зависит от технических характеристик, а также бренда производителя.

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей принцип работы

Александр Ситников (Кировская обл.)

Рассматриваемая в статье схема позволяет осуществить безударный пуск и торможение электродвигателя, увеличить срок службы оборудования и снизить нагрузку на электросеть. Плавный пуск достигается путём регулирования напряжения на обмотках двигателя силовыми тиристорами.

Устройства плавного пуска (УПП) широко применяются в различных электроприводах. Структурная схема разработанного УПП приведена на рисунке 1, а диаграмма работы УПП – на рисунке 2. Основой УПП являются три пары встречно-параллельных тиристоров VS1 – VS6, включенных в разрыв каждой из фаз. Плавный пуск осуществляется за счёт постепенного

увеличения прикладываемого к обмоткам электродвигателя сетевого напряжения от некоторого начального значения Uначдо номинального Uном. Это достигается путём постепенного увеличения угла проводимости тиристоров VS1 – VS6 от минимального значения до максимального в течение времени Тпуск, называемого временем пуска.

Обычно значение Uначсоставляет 30…60% от Uном, поэтому пусковой момент электродвигателя существенно меньше, чем в случае подключения электродвигателя на полное напряжение сети. При этом происходит постепенное натяжение приводных ремней и плавное зацепление зубчатых колес редуктора. Это благоприятно сказывается на снижении динамических нагрузок электропривода и, как следствие, способствует продлению срока службы механизмов и увеличению интервала между ремонтами.

Применение УПП также позволяет снизить нагрузку на электросеть, поскольку в этом случае пусковой ток электродвигателя составляет 2 – 4 номинала тока двигателя, а не 5 – 7 номиналов, как при непосредственном пуске. Это важно при питании электроустановок от источников энергии ограниченной мощности, например, дизель-генераторных установок, источников бесперебойного питания и трансформаторных подстанций малой мощности

(особенно в сельской местности). После завершения пуска тиристоры шунтируются байпасом (обходным контактором) К, благодаря чему в течение времени Траб на тиристорах не рассеивается мощность, а значит, экономится электроэнергия.

При торможении двигателя процессы происходят в обратном порядке: после отключения контактора К угол проводимости тиристоров максимален, напряжение на обмотках электродвигателя равно сетевому за вычетом падения напряжения на тиристорах. Затем угол проводимости тиристоров в течение времени Тторм уменьшается до минимального значения, которому соответствует напряжение отсечки Uотс, после чего угол проводимости тиристоров становится равным нулю и напряжение на обмотки не подается. На рисунке 3 приведены диаграммы тока одной из фаз двигателя при постепенном увеличении угла проводимости тиристоров.

Читать еще:  Что будет если нет антифриза в двигателе ваз

На рисунке 4 приведены фрагменты принципиальной электрической схемы УПП. Полностью схема приведена на сайте журнала. Для её работы требуется напряжение трех фаз А, В, С стандартной сети 380 В частотой 50 Гц. Обмотки электродвигателя при этом могут быть соединены как «звездой», так и „треугольником“.

В качестве силовых тиристоров VS1 – VS6 применены недорогие приборы типа 40TPS12 в корпусе ТО-247 с прямым током Iпр= 35 А. Допустимый ток через фазу составляет Iдоп= 2Iпр= 70 А. Будем считать, что максимальный пусковой ток составляет 4Iном, откуда следует, что Iном

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей принцип работы

Устройства плавного пуска синхронных и асинхронных электродвигателей (ЭД) в последнее десятилетие начали широко применяться для обеспечения плавных и контролируемых пусков и торможений ЭД.

При этом результаты исследований, показывают, что имеются случаи, когда применение этих устройств сопровождается появлением побочных негативных эффектов.

Устройства плавного пуска (УПП) содержат включенные в каждой фазе попарно встречно-параллельно тиристорные ключи, позволяющие за счет фазового регулирования влиять на действующее значение первой гармоники напряжения на выводах ЭД. Выбором соответствующей программы изменения напряжения на статорной обмотке ЭД достигается желаемое уменьшение пусковых токов и связанных с ними величин провалов напряжения в питающей сети. Снижаются ударные воздействия на механические части электроприводов.

Но всегда следует иметь в виду, что реализуемый в УПП принцип подачи на ЭД пониженного напряжения неприемлем в случаях, когда пуски при прямой подаче номинального напряжения проходят недостаточно надежно и сопровождаются большими посадками напряжения.

Цель исследования

Среднее по функциональности устройство плавного пуска (УПП) позволяет решать следующие задачи:

• Ограничить пусковой ток ( в большинстве случаев на уровне 3 — 4,5 Iном) и просадки сетевого напряжения питания в зависимости от мощности силового трансформатора и характеристик подводящих шин питания;

• Оптимизировать пусковой и тормозной моменты для безударных разгонов и остановок приводимых механизмов, продлить срок использования подшипников, зубьев колёс редукторов, ремней и других деталей машин;

• Аварийно защитить питающую сеть от токовых перегрузок, заклинивания вала.

Тиристорный способ пуска похож на пуск при пониженном напряжении, который в прежние времена реализовывался как переключение «звезда — треугольник» или ступенчатый пуск от автотрансформатора. Благодаря тиристорам такой способ пуска не имеет недостатков ступенчатости двух последних способов, но, с точки зрения механических характеристик, не может сдвинуть «горб» области максимального момента к области нулевой скорости, и вынужден мириться с падением пускового момента при ограничении тока.

Тиристорный пуск не похож на пуск мотора с фазным ротором и тем более двигателя постоянного тока с последовательно включенной обмоткой возбуждения. В большинстве реальных ситуаций, когда мы модернизируем уже имеющийся механизм с имеющимся двигателем (асинхронным с короткозамкнутым ротором и обмотками, соединёнными в звезду), условно есть только 3 практических способа «умягчения» пуска:

• Автотрансформатор — на практике случаи применения автору не известны ни в советское, ни в настоящее время.

• Собственно устройство плавного пуска (УПП), позволяющее, в отличие от первого способа, гибко настраивать условия пуска на конкретном механизме под его уникальные условия.

• Частотный привод (преобразователь). Снижая стартовую частоту до единиц герц, мы, будучи также зажатыми «горбатой» характеристикой зависимости момента от скольжения, можем снизить пусковой ток, потребляемый из сети питания, до значений не выше номинального, даже при пуске под нагрузкой. Подробности пусковых (и не только пусковых) свойств частотных преобразователей — тема отдельной статьи.

В свою очередь, устройство плавного пуска (УПП) не может выполнить следующие функции:

• Регулировать частоту вращения двигателя в установившемся режиме;

• Реверсировать направление вращения;

• Увеличить пусковой момент относительно номинального;

• Снизить пусковой ток до значений меньших, чем требуется для вращения ротора в момент старта.

Ток обмотки в конкретный момент времени при скорости вращения вала меньше синхронной зависит от текущей скорости, а не от механической нагрузки. От последней при пуске зависит, как быстро завершится процесс пуска.

Сердцем силовой части УПП является классический симистор (два встречно-параллельно включенных тиристора с управляющим входом), включаемый последовательно между питающим проводником и обмоткой двигателя. Тиристор отпирается при условии приложения прямого напряжения анод-катод и одновременной подачи отпирающего потенциала или его импульса на управляющий электрод. Запирается тиристор только снижением тока в цепи «анод-катод-нагрузка» до значения, близкого к нулевому. В составе УПП тиристор исполняет роль быстродействующего полупроводникового контактора, включаемого напряжением, а выключаемого током.

Готовые УПП содержат симисторы, включаемые в одну, две или все три фазы, причём, при соединении обмоток треугольником, возможно включение симисторов не в фазу питания, а в разрыв обмотки. В этом случае ток через симистор снижается в 1,73 раза и позволяет выбрать менее мощное и более дешёвое УПП, но удваивает число необходимых кабелей (с допустимым током в те же 1,73 раза ниже). Входной контактор не обязателен только при отсутствии требований к гальванической развязке.

В пользу выбора одно- или двухфазных УПП говорят только более низкая цена в сочетании с возможностью использования в конкретном механизме.

Результаты исследования и их обсуждения

Однофазное регулирование. Через нерегулируемые фазы при разгоне двигателя протекает ток, соответствующий скольжению и моменту в конкретный момент времени. Поскольку время разгона больше вследствие плавности характера процесса пуска, тепловой режим нерегулируемой обмотки может оказаться даже хуже, чем при прямом пуске. Следует также отметить, что само по себе однофазное УПП не может аварийно остановить трёхфазный двигатель, максимум, что он может — выдать аварийный сигнал. Таким образом, схема применяется только там, где требуется смягчить пусковые удары в механической нагрузке в диапазоне мощностей до 11 кВт, а плавное торможение, длительный пуск и ограничение пускового тока не требуются. В связи с удешевлением тиристоров однофазные УПП снимаются с производства.

Двухфазное регулирование. Есть ограничение пускового тока, но несимметричность его ограничения в момент запуска и торможения также присутствует, так как управление отпиранием тиристора только в двух фазах не позволяет питать все три фазы абсолютно одинаково. Двухфазные УПП выпускаются для двигателей мощностью до 250 кВт и более, применяются в случаях, когда узким местом при запуске является не ограничение тока до гарантированной величины, а, как и для однофазных УПП, смягчение механических ударов. Многие модели снабжены внутренними контакторами, что удешевляет стоимость решения по запуску одного двигателя или нескольких параллельно подключенных.

Трёхфазное регулирование — самое технически совершенное решение, так как позволяет получить симметричное по фазам ограничение тока и силы магнитного поля, поэтому, в сравнении с двухфазным, при том же крутящем моменте силы в момент разгона двигателя, токовый режим максимально благоприятен и для двигателя, и для сети. Технически область применения универсальна, есть возможность применить динамическое торможение и подхват обратного хода мотора, хотя эта функция реализована не во всех моделях УПП. Мощность и напряжение питания двигателя ограничены только тепловой и электрической прочностью самих тиристоров.

Читать еще:  Через сколько меняют масло в двигателе у оки

Генерация управляющего сигнала для отпирания симисторов происходит в системе управления, которая в законченном виде (аппаратная +программная части) представляют собой ноу-хау производителя.

Время процесса включения — это время, за которое система плавного пуска увеличит напряжение на выходе от начального до полного.

Время выключения — это время, за которое напряжение на выходе системы снизится от полного до напряжения остановки (начального напряжения). Если время остановки равно нулю, это будет эквивалентно прямой остановке. Используется, когда необходима плавная остановка мотора, например, при работе с насосами или ленточными конвейерами.

Начальное напряжение иногда называется напряжением или крутящим моментом подставки. Это точка, в которой система мягкого пуска начинает или завершает процесс включения или выключения. Применяется для гарантированного трогания вала с места. При начальном напряжении 50% от номинального =90 градусов.

Ограничение тока может использоваться в тех случаях, когда требуется ограничение пускового тока или при пуске под большой нагрузкой, когда трудно обеспечить хороший старт заданием только начального напряжения и времени включения. При достижении предела ограничения тока система плавного пуска временно прекратит увеличение напряжения, пока ток не снизится ниже заданного предела, после чего процесс увеличения напряжения возобновится до достижения полного напряжения. Эта функция имеется не во всех УПП.

Функция BOOST поддержки напряжения позволяет получить пусковой момент для преодоления механического трения. Применяется, когда крутящий момент при пониженном стартовом напряжении недостаточен для трогания вала с места, но основной разгон уже стартовавшего двигателя можно выполнить и от пониженного напряжения.

Возможные применения функции BOOST — дробилки, тестомесы, мясорубки. Первые 0,2 с (10 полных периодов) тиристоры полностью открыты, и двигатель ведёт себя, как и при прямом пуске, и нагружает сеть соответствующим образом. Такая короткая по времени просадка в сети обычно не вызывает аварийных остановок других механизмов. Эта функция также имеется не во всех УПП.

Простейшие двухфазные УПП с плавным торможением на токи до 32 А собираются в пластиковом корпусе с креплением на 35 мм DIN-рейку. На передней панели находятся регулировки времени пуска, времени торможения и начального напряжения, винты клемм питания, выхода на двигатель, логических входов для подключения кнопок «Пуск» и «Стоп» и, при наличии, BOOST, и выходы сигналов ошибки и завершения процесса разгона. Более функционально продвинутые УПП позволяют устанавливать настройки и управлять процессом с интерактивной передней панели или по сетевому протоколу, реализуя, например, смену режимов пуска или последовательный запуск двигателей разной мощности.

Хотя процесс отпирания тиристора происходит лавинообразно, индуктивная составляющая сопротивления обмотки ограничивает скорость нарастания тока при включении, а выключение происходит в момент снижения тока до нуля. Специальные дроссели и фильтры ЭМС на практике не применяются. Уровень помех во всём спектре частот на порядки ниже, чем у частотного преобразователя той же мощности без дросселей и фильтров ЭМС.

Байпасный (обходной) контактор (БК) служит для питания двигателя в установившемся режиме, минуя тиристоры и, таким образом, облегчая их тепловой режим. Выбирается по категории АС-1, так как пусковые токи стандартного прямого включения через него не протекают. Многие двухфазные УПП имеют встроенный БК.

Все двигатели одной мощности, УПП выбирается из соображений мощность/продолжительность включения/температура в месте установки.

Типовые проблемы эксплуатации УПП и способы их решения.

Наиболее дорогие в плане восстановления устройства, потенциально подверженные поломкам вследствие ошибок:

• Силовой трансформатор питания сети с УПП;

• Механические части нагрузки (редукторы и исполнительные органы).

Ведущие мировые производители предлагают компьютерные программные средства, помогающие выбрать и УПП, и сопутствующие элементы схемы привода.

В идеальном случае, ограниченном только физическими принципами работы силовой части, УПП должно создавать плавно возрастающее по значению, начиная от стартового, круговое по форме магнитное поле, вращающееся со скоростью, заданной частотой питающей сети. Для этого тиристоры должны стоять во всех трёх фазах.

При эксплуатации привода в установившемся режиме без БК ток в обмотки продолжает поступать через тиристоры УПП. Последствия включения без ля двигателей и трансформаторов подробно описаны в [1, 2]. Последствия для УПП — только более тяжёлый тепловой режим. Корень всех минусов — в физических свойствах реальных тиристоров и погрешностях работы генератора отпирающих импульсов. Постоянная составляющая как следствие несимметричности полуволн тока, протекающего по цепи «вторичная обмотка трансформатора — тиристоры УПП — обмотка двигателя» возникает как совокупность следующих факторов: запирание тиристора происходит при некотором остаточном значении тока:

• между моментом подачи отпирающего импульса на управляющий электрод и моментом начала;

• протекания тока проходит время, называемое временем включения тиристора;

• не существует ни двух, ни тем более шести тиристоров, у которых эти 2 параметра точно совпадают;

• при появлении в сети мощной помехи могут происходить сбои в синхронизации тактового генератора.

Как показывают элементарные расчёты, в случае, описанном в [1], уровень постоянной составляющей тока по фазам при U=0.4 кВ составил не более 2% номинального для двигателя и менее 1% номинального для трансформатора. При всей кажущейся незначительности относительных величин, результаты не врут. Дешевле добавить в схему один контактор, чем ремонтировать двигатель, менять трансформатор мощностью в сотни и тысячи кВА и терпеть убытки от простоя оборудования.

Пусконаладочное параметрирование УПП.

Крутящий момент мотора будет уменьшаться пропорционально квадрату напряжения и, если начальное напряжение задано слишком малым, например 20 %, стартовый крутящий момент будет равен только 4 %, и мотор не начнет вращаться в самом начале процесса включения.

Поэтому очень важно находить такой уровень, при котором мотор начнет сразу работать, чтобы избежать ненужного перегрева. При завышенном начальном уровне пусковой ток и момент будут слишком мало отличаться от значений при прямом пуске.

Время включения не должно быть слишком большим, поскольку это приведет только к ненужному перегреву мотора и срабатыванию защитного реле. Если мотор не нагружен, время пуска мотора окажется меньше заданного, а если мотор сильно нагружен, то больше.

Выводы

Таким образом, тиристорное УПП, если применяется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, не дающий возможности переключать обмотки со звезды на треугольник на ходу, является самым массовым устройством для решения многих проблем, возникающих при прямом пуске.

При выборе решений по плавному пуску и торможению в механизмах, приводимых двигателями мощностью от десятков кВт и выше, необходимо стартовать от следующего:

• УПП должно иметь 3-фазное регулирование;

• При подключении к одному или параллельно соединённым нескольким двигателям, запускаемым синхронно, БК обязателен;

• При многодвигательном приводе на общую механическую нагрузку с раздельным пуском каждого двигателя (например, насосные станции) разумно использовать каскадный последовательный запуск/торможение;

• Имеющиеся механические охолостители нагрузки (например, байпасные трубопроводы в насосах и компрессорах) целесообразно оставить [3].

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector