Основной проблемой пуска асинхронных электродвигателей является пусковые токи. Это связано с тем, что момент силы, который развивает электродвигатель пропорционален квадрату напряжения приложенного к нему. Так как ротор является механическим устройством с весом в 25-30% от общего веса электродвигателя, то для того чтобы дать первичный импульс требуется обеспечить большой момент силы.
При пуске электродвигателя в низко или средне нагруженной системе пусковые токи в 5-7 раз превосходят номинальные. При ограниченной мощности питающей сети повышение потребляемого тока приводит к существенному падению напряжения. В случае частых пусков или когда одновременно работает несколько электродвигателей это приводит к падению коэффициента мощности, т.е. появлению реактивной мощности.
На объектах с большой реактивной мощностью, помимо большого потребления электроэнергии устройствами присутствует повышенный износ оборудования в следствии его работы в анормальном режиме.
Резкий пуск двигателя может негативно сказывается на общей нагрузке на систему. Например, прямой пуск электродвигателя насоса большой мощности может приводить к повышенной нагрузке на трубопровод, а так же приводить к гидроударам. В конвейерах - к повреждению или сходу транспортируемой продукции.
Самое простое решение в борьбе с пусковыми токами это использование устройств плавного пуска.
Устройства плавного пуска бывают двух видов — механические и электрические.
Механические устройства плавного пуска представляют из себя различные устройства типа тормозных колодок, противовесов или различных блокираторов. Они применяются для механического ограничения момента двигателя.
Электрические устройства плавного пуска — это электрические приборы, которые путем модуляции входного напряжения электродвигателя позволяют производить его плавный разгон. При этом значения потребляемого тока и напряжения остаются в пределах номинальных значений.
Модуляция бывает амплитудной и фазовой. Фазовая модуляция является более совершенной технологией и используется в современных УПП, например, в Altistart 22.
Принцип работы
Устройство плавного пуска устанавливается перед управляемым электродвигателем. При нажатии кнопки пуск на устройстве плавного пуска, оно с помощью тиристорных коммуникаторов (полупроводниковых сверхскоростных задвижек) начинает формировать выходное напряжения с модифицированной синусоидой, согласно заданной программы. Скорость вращения электродвигателя прямо пропорциональна частоте питающего напряжения, соответственно управляя частотой питающей сети можно управлять частотой оборотов асинхронного электродвигателя.
В связи с тем, что при управлении электродвигателями большой мощности силовым микросхемам УПП приходится иметь дело с большими токами, это приводит к их сильному нагреву и повышенному износу оборудования. В современных устройствах плавного пуска для решения этой проблемы используются байпассные схемы. Суть их заключается в том, что параллельно с силовыми микросхемами в устройствах плавного пуска устанавливаются обычный контактор. При пуске и останове устройство плавного пуска запитывает электродвигатель через микросхему при этом модулируя выходное напряжение, а при выводе на номинальные обороты отключает микросхемы и питание осуществляется через контактор. Тем самым существенно увеличивая их ресурс.