Що таке пристрій плавного пуску
Пристрої плавного пуску для асинхронних електродвигунів призначені для плавного запуску за рахунок перетворення живлення, що подається на електродвигун. Нижче ми обговоримо, навіщо взагалі потрібен плавний пуск, у чому його плюси та мінуси в порівнянні з прямим пуском через звичайний контактор.
При прямому пуску електродвигуна виникають пускові струми, що у 5-7 разів більше, ніж номінальний. Пристрої плавного пуску асинхронних електродвигунів дозволяють зменшити цей показник приблизно в 2-3 рази. Тобто навіть у разі важкого пуску пусковий струм буде близько 250% номінального. Для полегшення розуміння, давайте спочатку обговоримо проблемні пуски.
Режими роботи
- Легкий пуск - це пуск, коли пускові струми не перевищують 300% номінального та відносно коротким часом запуску (виходу на номінальні обороти). Це може бути пристрій плавного пуску насоса, невеликого вентилятора, механізму з неодруженим пуском і т.д.
- Середній пуск - це пуск з 4-кратним і вище пусковим струмом і затяжним пуском - близько 30-50 секунд. Приклади таких пристроїв – механізми з навантаженим пуском, важкі промислові вентилятори, різні дробарки, конвеєри, мішалки важких розчинів.
- Тяжкий пуск - пуск з 6-7 кратним перевищенням номінального струму і досить тривалим пуском (хвилина і більше). Механізми – це шнеки, сепаратори, поршневі насоси, лебідки під навантаженням.
При виборі плавного пуску необхідно визначиться, з яким видом пуску доведеться мати справу.
Проблеми, які необхідно вирішити під час пуску за допомогою плавного пуску
- Висока початкова швидкість механізму може бути шкідливою. Наприклад, при різкому старті конвеєрної стрічки можливе сходження продукції з неї. При різкому пуску насоса можливі гідроудари та аварії у трубопроводах. Ще один приклад — розгойдування вантажів на кранах та проблема їхньої стабілізації надалі.
- Тяжкий пуск з недостатньою потужністю живлення - при малій потужності живильного трансформатора або недостатньому перерізі дроту можливе просідання напруги. Просідання напруги - це його падіння при виникненні навантаження вище номінальної. Це виявляється у помилковому спрацьовуванні захисних реле та вступних автоматів, зменшується яскравість горіння ламп освітлення, можливе навіть відключення живильного трансформатора по аварії.
- Затяжний пуск - двигун механізму не встигає вийти на номінальні обороти, тому що спрацьовує реле навантаження внаслідок надто великого часу запуску. Приклад роботи — важкі вентилятори з великою частотою обертання.
- Особливо важкий пуск - потужності мережі не вистачає, щоб розкрутити двигун на номінальні обороти - двигун або взагалі не починає обертатися, або обертається, але зі швидкістю нижче за номінальну, поки не спрацює реле перевантаження. У цьому випадку пристрій плавного запуску вирішити проблему не зможе. Необхідно або змінювати живлення - робити потужніший підведення, або приміряти перетворювач частоти .
Давайте обговоримо принцип роботи пристрою плавного пуску
Схема роботи
Принцип роботи пристрою плавного пуску (іноді його ще називають софтстартером) заснований на обмеженні напруги, яке подається на асинхронний електродвигун. Для обмеження застосовуються електричні ключі – сімістори.
Більш докладно про принцип роботи пристрою плавного пуску ми розглянемо в іншій статті, а поки що нам достатньо знати, що модулюючи вхідну для двигуна напругу за допомогою симістором можна досягти плавного зростання обертів двигуна.
Контроль струму
Найпростіші пристрої плавного пуску можуть моделювати вихідну напругу в певному проміжку часу. Заради справедливості, необхідно сказати, що для багатьох завдань такої функціональності достатньо. Здебільшого це стосується легкого запуску. З плюсів таких пристроїв є малі габарити — порівняні з контакторами та низька ціна, звичайно, дорожча, ніж контактора, але не значно.
Більш функціональні софтстартери також мають функцію відстеження номінального струму та змінювати напругу так, щоб струм знаходився у певному, заздалегідь заданому діапазоні. Завдяки цьому можна ще більше скоротити пускові струми. Пристрої плавного пуску з контролем струму дозволяють вирішити проблему затяжного та важкого пуску саме за рахунок контролю споживаного струму. Особливо актуальна ця проблема при живленні від генератора, тому що вони дуже чутливі до підвищеного споживання струму і можуть відключатися по аварії ще на початку пуску
Байпас
На відміну від частотних перетворювачів, пристрій плавного пуску потрібен тільки при старті двигуна і у разі нечастих пуском, коли двигун уже виведений на номінальні обороти, він працює в холосту.
При роботі пристрою плавного пуску його силові елементи, особливо симістори, сильно гріються (не так сильно, як при розгоні двигуна, але все одно). Нагрів призводить до передчасного виходу їх із ладу.
Для більш ефективного відведення тепла в пристроях плавного пуску застосовуються потужні радіатори, але це призводить до збільшення габаритних розмірів, ваги і відповідно ціни.
Другий, ефективніший метод — використовувати пристрої плавного пуску лише розгону і гальмування. Для цього використовуються байпаси
Для реалізації байпаса паралельно влаштуванню плавного пуску встановлюється контактор. При розгоні електродвигуна до номінальних оборотів струм протікає через пристрій плавного пуску, після виходу на номінальні обороти пристрій плавного пуску подає керуючу напругу контактор, так що струм починає текти через нього, а УПП відключається.
Існують пристрої плавного пуску з вже вбудованим байпасом, такий приклад це Altistart22 . У ньому 1 набір вхідних контактів та 1 вихідних, а перемикання відбувається усередині пристрою.
Кількість регульованих фаз
За кількістю регульованих фаз пристрої плавного пуску поділяються на двофазні та трифазні.
У двофазних софтстартерів перетворення напруги виконується лише за двома фазами, а третя фаза підключається до двигуна безпосередньо. Плюсом такого рішення є суттєво нижча ціна та розміри — симістори мають великі розміри та високу ціну. З мінусів - навантаження стає несиметричним і нелінійним, але використання спеціальних алгоритмів управління і у разі легких пусків це гарне рішення.
Трифазне регулювання - це відповідно більш якісне, точне управління, менше навантаження на мережу, але більш висока ціна, габарити та нагрівання.
Цифрове керування
Управління роботою пристрою плавного пуску буває аналоговим та цифровим.
Відразу треба зазначити, що у зв'язку зі значним здешевленням останніми роками електронних компонентів, усі великі виробники випускають лише софтстартери з цифровим управлінням, але іноді можна ще зустріти й аналогове управління.
Цифрове управління - це коли роботою плавного пуску управляє мікроконтролер. Це дозволяє використовувати рідкокристалічні екрани для відображення основних параметрів роботи, реалізувати меню та додатковий функціонал, наприклад аналізатори струму та програмний захист електродвигуна. Деякі серії пристроїв із цифровим керуванням навіть дозволяють проводити їх віддалений моніторинг.
Аналогове управління - це управління за допомогою потенціометрів та перемикачами. У цьому випадку функціональність цих пристроїв значно поступається цифровим.
Додаткові функції
Кожен виробник розробки нової серії пристроїв плавного пуску намагається додати особливість у яких, як додаткової функціональності, щоб виділити їх у тлі конкурентів.
З найпоширеніших і корисних додаткових функцій можна виділити:
- Захист двигуна від навантаження. УПП постійно контролює споживаний струм електродвигуном, і якщо він тривалий час перевищує заданий, пристрій вважає, що двигун працює з перевантаженням і дає команду на його відключення.
- Діагностика мережі – перед запуском електродвигуна плавний пускач може перевірити якість поданої потужності – виміряти напругу, відстежити збій фази тощо.
- Знижена швидкість - деякі серії пристроїв плавного пуску можуть обмежений час обертати двигун на оборотах нижче за номінальні. При цьому обороти задаються на заводі і не дозволяють їх змінювати у процесі роботи.
- Гальмування постійним струмом - при гальмуванні пристрій плавного пуску подає двигун постійних струм, тим самим прискорюючи гальмування. Це застосовується у навантаженнях, які здатні продовжувати рух, навіть за відсутності напруги на обмотках двигуна. Наприклад, похилі конвеєри або коли потрібно змінити напрямок руху важкого вентилятора
- Пуск із поштовхом - на початку пуску на двигун, щоб зірвати його з місця, подається повна напруга, а далі відбувається звичайний розгін
- Енергозберігаючий режим - у легких навантаженнях можливе зниження споживаної напруги при неповному навантаженні системи. Ця функція дуже ефективна при великих потужностях і дозволяє суттєво заощаджувати електроенергію.
Як вибрати
Вище ми навели основні особливості роботи пристроїв плавного пуску та розглянули функціонал. При виборі софтстартера необхідно визначиться з необхідним функціоналом, щоб не купувати зайвий та не пропустити важливу та зручну функцію.
Ознайомитись із пристроями плавного пуску, які пропонує наша компанія можна в однойменному розділі . Якщо у Вас виникнуть питання з підбором, то Ви завжди можете звернутися до наших менеджерів, і вони з радістю підберуть для Вас відповідний пристрій плавного запуску насоса або іншого двигуна.