Что такое устройство плавного пуска
Проблемы, которые необходимо решить при пуске с помощью плавного пуска
Что такое устройство плавного пуска
Устройства плавного пуска для асинхронных электродвигателей предназначены для плавного запуска за счет преобразования подаваемого на электродвигатель питания. Ниже мы обсудим зачем вообще нужен плавный пуск, в чем его плюсы и минусы по сравнению с прямым пуском через обычный контактор.
При прямом пуске электродвигателя возникают пусковые токи, которые в 5-7 раз больше, чем номинальный. Устройства плавного пуска для асинхронных электродвигателей позволяют уменьшить этот показатель примерно в 2-3 раза. Т.е., даже в случае тяжелого пуска пусковой ток будет около 250% номинального. Для облегчения понимания, давайте для начала обсудим проблемные пуски.
Режимы работы
-
Легкий пуск — это пуск, когда пусковые токи не превышают 300% номинального и относительно коротким временем запуска (выхода на номинальные обороты). Это может быть устройство плавного пуска насоса, некрупного вентилятора, механизма с холостым пуском и т. д.
-
Средний пуск — это пуск с 4 кратным и выше пусковым током и затяжным пуском — около 30-50 секунд. Примеры таких устройств — механизмы с нагруженным пуском, тяжелые промышленные вентиляторы, различные дробилки, конвейеры, мешалки тяжелых растворов.
-
Тяжелый пуск — пуск с 6-7 кратным превышением номинального тока и довольно длительным пуском (минута и более). Механизмы — это шнеки, сепараторы, поршневые насосы, лебедки под нагрузкой.
При выборе плавного пуска необходимо определится с каким видом пуска предстоит иметь дело.
Проблемы, которые необходимо решить при пуске с помощью плавного пуска
-
Высокая начальная скорость механизма может быть вредна. Например, при резком старте конвейерной ленты возможен сход продукции с нее. При резком пуске насоса возможны гидро удары и аварии в трубопроводах. Еще один пример — раскачивание грузов на кранах и проблема их стабилизации в дальнейшем.
-
Тяжелый пуск с недостаточной мощностью питания — при малой мощности питающего трансформатора или недостаточном сечении провода возможна просадка напряжения. Просадка напряжения — это его падение при возникновении нагрузки выше номинальной. Это выражается в ложном срабатывании защитных реле и вводных автоматов, уменьшается яркость горения ламп освещения, возможно даже отключение питающего трансформатора по аварии
-
Затяжной пуск — двигатель механизма не успевает выйти на номинальные обороты, т. к. срабатывает реле перегрузки вследствие слишком большого времени пуска. Пример работы — это тяжелые вентиляторы с большой частотой вращения.
-
Особо тяжелый пуск — мощности сети не хватает, чтобы раскрутить двигатель на номинальные обороты — двигатель или вообще не начинает вращаться, или вращается, но со скоростью ниже номинальной, пока не сработает реле перегрузки. В это случае устройство плавного пуска решить проблему не сможет. Необходимо или менять питание — делать более мощный подвод, или примерять преобразователь частоты.
Давайте обсудим принцип работы устройства плавного пуска
Схема работы
Принцип работы устройство плавного пуска (иногда его еще называют софтстартер) основан на ограничении напряжения, которое подается для асинхронный электродвигатель. Для ограничения применяются электрические ключи — симисторы.
Более подробно о принципе работы устройства плавного пуска мы рассмотрим в другой статье, а пока нам достаточно знать, что модулируя входное для двигателя напряжение с помощью симистором можно добиться плавного возрастания оборотов двигателя.
Контроль тока
Простейшие устройства плавного пуска умеют моделировать выходное напряжение в определенном промежутке времени. Справедливости ради, необходимо сказать, что для многих задач такой функциональности достаточно. В основном это касается легкого пуска. Из плюсов таких устройств является малые габариты — соизмеримые с контакторами и низкая цена, конечно, дороже, чем контактора, но не значительно.
Более функциональные софтстартеры также имеют функцию отслеживания номинального тока и изменять напряжение так, чтобы ток находился в определенном, заранее заданном диапазоне. За счет этого можно еще более сократить пусковые токи. Устройства плавного пуска с контролем тока позволяют решить проблему затяжного и тяжелого пуска, именно за счет контроля потребляемого тока. Особенно актуальна эта проблема при питании от генератора, т. к. они очень чувствительны к повышенному потреблению тока и могут отключаться по аварии еще в начале пуска.
Байпас
В отличии от частотных преобразователей, устройство плавного пуска нужно только при старте двигателя и в случае нечастых пуском, когда двигатель уже выведен на номинальные обороты оно работает в холостую.
При работе устройства плавного пуска его силовые элементы, особенно симисторы, сильно греются (не так сильно, как при разгоне двигателя, но всё равно). Нагрев приводит в преждевременному выходу их из строя.
Для более эффективного отвода тепла в устройствах плавного пуска применяются мощные радиаторы, но это приводит к увеличению габаритных размеров, веса, и соответственно цены.
Второй, более эффективный метод — использовать устройства плавного пуска только для разгона и торможения. Для этого используются байпасы
Для реализации байпаса параллельно устройству плавного пуска устанавливается контактор. При разгоне электродвигателя до номинальных оборотов ток протекает через устройство плавного пуска, после выхода на номинальные обороты устройство плавного пуска подает управляющее напряжение на контактор, так что ток начинает течь через него, а УПП отключается.
Существуют устройства плавного пуска, с уже встроенным байпасом, такой пример это Altistart22. В нем 1 набор входных контактов и 1 выходных, а переключение происходит внутри устройства.
Количество регулируемых фаз
По количеству регулируемых фаз устройства плавного пуска делятся на двухфазные и трехфазные.
У двухфазных софтстартеров преобразование напряжения выполняется только по двум фазам, а третья фаза подключается к двигателю напрямую. Плюсом такого решения является существенно более низкая цена и размеры — симисторы имеют крупные размеры и высокую цену. Из минусов — нагрузка становится несимметричной и нелинейной, но использование специальных алгоритмов управления и в случае легких пусков это хорошее решение.
Трехфазное регулирование — это соответственно более качественное, точное управление, меньшая нагрузка на сеть, но более высокая цена, габариты и нагрев.
Цифровое управление
Управление работой устройства плавного пуска бывает аналоговым и цифровым.
Сразу надо оговорится, что в связи с значительным удешевлением в последние годы электронных компонентов, все крупные производители выпускают только софтстартеры с цифровым управлением, но иногда можно еще встретить и аналоговое управление.
Цифровое управление — это когда работой плавного пуска управляет микроконтроллер. Это позволяет использовать жидкокристаллические экраны для отображения основных параметров работы, реализовать меню и дополнительный функционал, например анализаторы тока и программная защита электродвигателя. Некоторые серии устройств с цифровым управлением даже позволяют производить их удаленный мониторинг.
Аналоговое управление — это управление с помощью потенциометрами и переключателями. В этом случае функциональность этих устройств значительно уступает цифровым.
Дополнительные функции
Каждый производитель при разработке новой серии устройств плавного пуска старается добавить изюминку в них, в виде дополнительной функциональности, чтобы выделить их на фоне конкурентов.
Из наиболее часто встречающихся и полезных дополнительных функций можно выделить:
-
Защита двигателя от перегрузки. УПП постоянно контролирует потребляемый ток электродвигателем, и в случае если он продолжительное время превышает заданный, устройство считает, что двигатель работает с перегрузкой и дает команду на его отключение.
-
Диагностика сети — перед пуском электродвигателя устройство плавного пуска может проверять качество подаваемого питания — измерять напряжение, контролировать обрыв фазы и т. д.
-
Пониженная скорость — некоторые серии устройств плавного пуска могут ограниченное время вращать двигатель на оборотах ниже номинальных. При этом обороты задаются на заводе и не позволяют их менять в процессе работы.
-
Торможение постоянным током — при торможении устройство плавного пуска подает на двигатель постоянных ток, тем самым ускоряя торможение. Это применяется в нагрузках, которые способны продолжать движение, даже при отсутствии напряжения на обмотках двигателя. Например, наклонные конвейера или когда требуется изменить направление движения тяжелого вентилятора
-
Пуск с толчком — в начале пуска на двигатель, чтобы сорвать его с места, подается полное напряжение, а далее происходит обычный разгон
-
Энергосберегающий режим — в легких нагрузках возможно снижение потребляемого напряжения при неполной нагрузке системы. Эта функция очень эффективна при больших мощностях и позволяет существенно экономить электроэнергию.
Как выбрать
Выше мы привели основные особенности работы устройств плавного пуска и рассмотрели функционал. При выборе софтстартера необходимо определится с необходимым функционалом, чтобы не покупать лишний и не пропустить важную и удобную функцию.
Ознакомится с устройствами плавного пуска, которые предлагает наша компания можно в одноименном разделе. Если у Вас возникнут вопросы с подбором, то Вы всегда можете обратиться к нашим менеджерам, и они с радостью подберут для Вас подходящее устройство плавного пуска насоса или любого другого двигателя.