Устройство плавного пуска электродвигателя своими руками

Содержание

Плавный пуск асинхронного электродвигателя: устройство, схема

Устройство плавного пуска электродвигателя своими руками

Устройства плавного пуска выпускаются для асинхронных двигателей разной мощности. Многие модели нацелены конкретно на обеспечение разгона. Однако есть конфигурации, которые способны обеспечить плавную остановку двигателя. Используются пускатели чаще всего на конвейерах.

Также они устанавливаются на ленточных транспортерах. Для насосов они подходят идеально. Принцип действия моделей построен на постепенном понижении параметра токовой нагрузки. Для того чтобы разобраться в этом вопросе более детально, следует рассмотреть устройство простого стартера.

Схема стандартного пускателя

Реверсивная схема пуска асинхронного электродвигателя включает в себя трансформатор понижающего типа. Реле в данном случае устанавливается с высоковольтной обмоткой и может справляться с очень большой перегрузкой. Если рассматривать мощные модели, то у них имеются выпрямители.

Также схема пуска асинхронного электродвигателя предполагает применение резисторов подстроченного типа. В некоторых конфигурациях можно встретить трансиверы. Данные устройства предназначены для понижения тактовой частоты асинхронного двигателя. Таким образом, он способен прослужить много лет. Кенотроны у моделей часто используются со стабилизаторами.

Однофазные пускатели

Плавный пуск асинхронного электродвигателя за счет однофазного стартера происходит благодаря подаче напряжения на трансформатор. Далее оно подается на реле, где происходит преобразование. Большинство модификаций данного типа оснащены расширителями. Применяются они только кодовые, или коммутируемые. Для подключения асинхронного двигателя используются выходы.

Некоторые модификации продаются с регуляторами. Непосредственно выпрямители устанавливаются операционные. Параметр пороговой перегрузки моделей не превышает 40 А. В свою очередь, мощность их находится на уровне 5-10 кВт.

Параметр напряжения питания колеблется от 100 до 220 В. По степени защиты однофазные модификации довольно сильно отличаются между собой.

Некоторые из них являются уязвимыми к влаге или пыли, и это следует учитывать перед покупкой.

Устройство двухфазных моделей

Двухфазные стартеры следует рассмотреть на примере общепроизводственных моделей. Данного типа электродвигатели асинхронные (трехфазные) технические характеристики имеют следующие: мощность 5-15 кВт, максимальная перегрузка 40 А, показатель входного напряжения 220 В.

Якоря у модификаций используются с первичной обмоткой. В моделях используются трансформаторы понижающего типа. Также важно отметить, что реле устанавливаются со стабилизаторами. Модуляторы для данных устройств подходят только ортогональные.

Модификации с резисторами встречаются очень редко.

Модификации трехфазного типа

Плавный пуск асинхронного электродвигателя при помощи трехфазных стартеров происходит быстро.

Если говорить про характеристики моделей, то важно отметить, что пороговую нагрузку устройства способны выдерживать в среднем на уровне 60 А. Мощность многих моделей превышает 5 кВт.

Недостатком данных устройств принято считать низкий порог минимальной температуры. В мороз их использовать строго запрещается. Модуляторы для моделей подходят ортогонального типа.

Расширители чаще всего можно встретить кодовые. По параметру пропускной способности тока они довольно сильно отличаются. Трансиверы, как правило, на пускатели устанавливаются однополюсные. Транзисторы у моделей используются в основном широкополосные. По степени защиты пускатели отличаются. Многие из них не боятся повышенной влажности, однако в данном случае многое зависит от производителя.

Стартер для моделей с короткозамкнутым ротором

С короткозамкнутым ротором электродвигатели асинхронные (трехфазные) технические характеристики имеют следующие: мощность от 10 кВт, максимальная перегрузка составляет 40 А, показатель входного тока 220 В. Большинство пускателей оснащаются трансформаторами понижающего типа. Некоторые конфигурации на рынке представлены со стабилизаторами. Также важно отметить, что модели с мощностью свыше 12 кВт снабжены специальными динисторами.

Для стабилизации выходного напряжения они подходят идеально. Расширители во всех устройствах используются кодовые. Однако тиристоры подходят лишь полупроводникового типа. В среднем минимальную температуру устройства способны держать на уровне 5 градусов. Непосредственно пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется через выходные контакты на верхней части корпуса.

Особенности моделей для пуска высоковольтного двигателя

Плавный пуск асинхронного электродвигателя высоковольтного типа осуществляется благодаря силовым трансформаторам. В данном для управления используются лишь электромагнитные регуляторы.

Непосредственно кенотроны устанавливаются частотные. Транзисторы для указанных моделей подходят с высокой пропускной способностью. Изоляторов в устройствах имеется два. Для подключения высоковольтных двигателей применяются выходные контакты.

Модели с динисторами встречаются довольно редко.

Стартеры серии ABB

Стартеры данной серии считаются очень распространенными. В данном случае пуск двигателя происходит за счет смены фазы. Непосредственно преобразование тока осуществляется благодаря динисторам. По типу реле модели довольно сильно отличаются. Мощность моделей колеблется от 4 до 12 кВт. В свою очередь, питающее напряжение составляет в среднем 220 В. Распределители устанавливаются только кодового типа.

Если говорить про модуляторы, то на моделях высокой мощности они ортогональные. Также важно отметить, что трансиверы во всех пускателях данной серии однополюсные. Чаще всего модели можно встретить на конвейерах. Стабилизаторы в устройствах отсутствуют. Система защиты у них установлена серии ИП-62, и повышенной влажности они не боятся.

Устройство для пуска «Шнайдер»

Указанный стартер отличается повышенным входным напряжением на уровне 200 В. В данном случае пуск двигателей осуществляется через силовой трансформатор. Реле у этой модели используется с первичной обмоткой. Согласно документации на устройство, параметр пороговой перегрузки находится на отметке 40 А.

Резистор в представленной конфигурации установлен построечный, а расширитель используется кодового типа. Проблемы со сменой фазы у данного устройства возникают довольно редко. Для преобразования тока применяется качественный модулятор. Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя электромагнитного типа.

Производителем предусмотрен расширительный динистор у модели этого типа. Стабилитрон в устройстве отсутствует.

Пускатели для морских судов

Модели для морских судов выпускаются разной мощности. Запускается эл. двигатель через силовой трансформатор. Если рассматривать двухфазные модификации, то они оборудуются выпрямителями.

Модуляторы, в свою очередь, устанавливаются как ортогонального, так и бесконденсаторного типа. Резисторы, как правило, применяются подстроечные. Трехфазные модификации стартеров оборудуются стабилизаторами. Для смены тактовой частоты используются тиристоры.

Кенотроны в данном случае устанавливаются с высокой пропускной способностью.

Модульные модели для объектов атомной энергетики

Модульные стартеры отличаются высоким параметром выходного напряжения. Запускается эл. двигатель благодаря трансформаторам понижающего типа. Для двухфазных моделей силовые аналоги используются очень редко. Выпрямители в устройствах устанавливаются только с реле. Расширители используются коммутируемого типа.

Степень защиты в стартерах предусмотрена серии ИП-67. Повышенной влажности и пыли модели не боятся. Изоляторов в устройствах имеется от трех до шести единиц. Мощность колеблется от 4 до 10 кВт. Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя у них имеется электромагнитного типа. Также важно отметить, что тиристорные блоки устанавливаются полупроводниковые с контактами.

Модульные устройства для лифтовых станций

Для лифтовых станций применяются лишь двухфазные стартеры. Пуск асинхронного электродвигателя с помощью пускателя в данном случае осуществляется благодаря работе понижающего трансформатора. Перегрузку тока указанные модели обязаны держать на уровне 40 А. Расширители для бесперебойного питания используются чаще всего кодового типа.

Непосредственно трансиверы применяются однополюсные. Модуляторы в данном случае используются редко. Однако модификации с регуляторами встречаются. Резисторы для моделей применяются как подстроечного, так и импульсного типа. Модификации с кенотронами на рынке не встречаются. С перегрузками отлично справляются транзисторные блоки. Также важно отметить, что у моделей используются изоляторы.

Характеристики моделей на 60 А

Стартеры на 60 А для лифтовых станций подходят идеально. Плавный пуск асинхронного электродвигателя в данном случае обеспечивается за счет силовых трансформаторов. Реле у многих моделей с первичной обмоткой.

Для нормальной работы стартера используются только ортогональные модуляторы. Непосредственно тиристорные блоки можно встретить полупроводникового типа. Пороговую нагрузку они способны выдерживать большую. Мощность моделей в среднем колеблется от 10 кВт.

Источник: http://fb.ru/article/226021/plavnyiy-pusk-asinhronnogo-elektrodvigatelya-ustroystvo-shema

Устройство плавного пуска: общие сведения, советы по выбору и особенности применения. Инструкция подключения и настройки!

Мягкий запуск двигателя и его деликатное торможение способны в разы увеличить срок службы системы за счет защиты от перегрева, скачков и рывков процессов. Как раз для этого было разработано устройство плавного пуска или сокращенно УПП, которое стабилизирует пусковые характеристики и обеспечивает равномерную работу механизма.

Читайте также  Как проверить электродвигатель на исправность

С помощью УПП можно избежать множество проблем в функционировании электродвигателя, поэтому важно знать назначение и принцип действия устройства плавного пуска, основные параметры, нюансы подключения и эксплуатации.

Чем помогает УПП

Во время запуска двигателя крутящиеся механизмы способны в два раза превышать номинальное значение, образуя пусковые токи, в несколько раз превосходящий средние рабочие показатели.

Подобные перезагрузки чреваты многими осложнениями:

  • Сильный перегрев;
  • Порча изоляции обмоток;
  • Срыв транспортерных лент;
  • Неисправность кинематической цепи;
  • Тяжелый пуск;
  • Остановка мотора.

Устройство плавного пуска электродвигателя в разы сглаживает механические рывки и гидравлические удары, обеспечивая постепенное нарастание мощности и стабильную работу мотора.

Недаром второе название прибора — софтстартер, что в переводе с английского означает «мягкий старт».

На представленных фото устройства плавного пуска видно, что внешне механизм выглядит как набор схем и проводов, защищенных металлическим и пластмассовым корпусом. На самом же деле в основе прибора коммутационная аппаратура, тормозные колодки, блокираторы, противовесы и другие элементы, способные стабилизировать работу электрического двигателя.

Также механизм обладает и дополнительным функционалом:

  • Обеспечивает плавное торможение;
  • Защищает от короткого замыкания;
  • Предотвращает возможный обрыв фазы;
  • Исключает незапланированный самостоятельный пуск мотора;
  • Не допускает превышения номинальных рабочих значений;
  • Позволяет подобрать источник питания меньшей мощности;
  • Понижает расход энергии;
  • Экономит средства на эксплуатации и ремонте машины;
  • Снижает электромагнитные помехи.

Когда УПП необходимо

Некоторые машины не сразу дают понять, что нуждаются в сглаживающем механизме, однако чем раньше будет настроен плавный запуск, тем дольше и качественнее прослужит вся система. К сожалению, чаще всего задумываются о подключении УПП только тогда, когда сам двигатель говорит о губительности пусковых процессов. Чтобы понять это достаточно уловить одну из самых распространенных «показательных» ситуаций:

Источник питания не справляется со слишком тяжелым пуском. Например, сеть не способна выдавать требуемые мощности или обеспечивает выработку на максимальных уровнях функционирования, лампочки отключаются, срабатывают автоматические выключатели, отказываются запускаться некоторые контакторы, реле, генератор.

Запуску двигателя препятствуют защитные системы, срабатывая на превышение допустимых нагрузок. При отличном запуске пакетник «срабатывает» до достижения необходимой частоты.

Чтобы не допустить выхода электродвигателя из строя, рекомендуется как можно скорее настроить плавность запуска и торможения системы. Сделать это несложно, так как даже новичку под силу выбрать, установить и подключить устройство плавного пуска своими руками.

Как выбрать софстартер

Вопрос, как выбрать устройство плавного пуска, возникает довольно часто, ведь подбирается механизм под конкретный электродвигатель и источник питания.

Чтобы не ошибиться с параметрами и возможностями, рекомендуется обращать внимание на следующие показатели:

  • Максимальное значение тока, вырабатываемого мотором при самых высоких нагрузках;
  • Наибольшее число запусков в один час;
  • Номинальное напряжение на питающей системе;
  • Способность контролировать и ограничивать вырабатываемый ток;
  • Возможность шунтирования — отключения питающего блока от цепи, чтобы исключить перегрев и возгорание;
  • Количество фаз (две — компактнее и дешевле, три — надежнее и долговечнее при частых запусках);
  • Цифровое или аналоговое управление.

Главное, чтобы выдвигаемые к софтстартеру требования соответствовали с критериями, условиями работы, мощностью двигателя и номинальным значениям сети. Помогут в выборе и сводные таблицы, расчетные алгоритмы, предлагаемыми многими поставщиками для более удобного и качественного поиска подходящего прибора.

Как подключить и настроить

Настройка определяется соответствующей схемой подключения плавного пуска к двигателю. Стандартной считается та, где предусмотрено применение магнитного пускателя, теплового реле, быстродействующих предохранителей и регулирующих ток автоматов.

Чтобы правильно подключить устройство плавного пуска, необходимо четко следовать схемам, где наглядно обозначены все важные моменты:

  • Последовательность цепи;
  • Конец разгона;
  • Вывод заземления;
  • Наладка запуска и торможения;
  • Расположение нейтрали.

Не лишним будет и наладка специального регулятора, обеспечивающего обратную связь: получающего данные о токе двигателя и стабилизирующих рост напряжения.

Софтстартер может легко помочь в разы продлить срок службы электрического двигателя, при этом снизив сопутствующие расходы, а производимые мощности повысив без вреда для машины. Стабилизация работы механизма, контролирование нагрузок и регуляция происходящих процессов — все это станет незаменимым помощником в решении проблем тяжелого пуска.

Фото устройства плавного пуска

Источник: http://electrikmaster.ru/ustrojstvo-plavnogo-puska/

Статьи

Устройство плавного пуска — электротехническое устройство, используемое в асинхронных электродвигателях, которое позволяет во время запуска удерживать параметры двигателя (тока, напряжения и т.д.) в в безопасных пределах. Его применение уменьшает пусковые токи, снижает вероятность перегрева двигателя, устраняет рывки в механических приводах, что, в конечном итоге, повышает срок службы электродвигателя.

Назначение

Управление процессом запуска, работы и остановки электродвигателей. Основными проблемами асинхронных электродвигателей являются:

  • невозможность согласования крутящего момента двигателя с моментом нагрузки,
  • высокий пусковой ток.

Во время пуска крутящий момент за доли секунды часто достигает 150-200%, что может привести к выходу из строя кинематической цепи привода. При этом стартовый ток может быть в 6-8 раз больше номинального, порождая проблемы со стабильностью питания.

 Устройство плавного пуска позволяют избежать этих проблем, делая разгон и торможение двигателя более медленными.

Это позволяет снизить пусковые токи и избежать рывков в механической части привода или гидравлических ударов в трубах и задвижках в момент пуска и остановки двигателей.

Принцип действия устройство плавного пуска

Основной проблемой асинхронных электродвигателей является то, что момент силы, развиваемый электродвигателем, пропорционален квадрату приложенного к нему напряжения, что создаёт резкие рывки ротора при пуске и остановке двигателя, которые, в свою очередь, вызывают большой индукционный ток.

Софтстартеры могут быть как механическими, так и электрическими, либо сочетать то и другое.

Механические устройства непосредственно противодействуют резкому нарастанию оборотов двигателя, ограничивая крутящий момент. Они могут представлять собой тормозные колодки, жидкостные муфты, магнитные блокираторы, противовесы с дробью и прочее.

Данные электрические устройства позволяют постепенно повышать ток или напряжение от начального пониженного уровня (опорного напряжения) до максимального, чтобы плавно запустить и разогнать электродвигатель до его номинальных оборотов.

Такие УПП обычно используют амплитудные методы управления и поэтому справляются с запуском оборудования в холостом или слабо нагруженном режиме. Более современное поколение УПП (например, устройства ЭнерджиСейвер) используют фазовые методы управления и потому способны запускать электроприводы, характеризующиеся тяжелыми пусковыми режимами «номинал в номинал».

Такие УПП позволяют производить запуски чаще и имеют встроенный режим энергосбережения и коррекции коэффициента мощности.

Выбор устройства плавного пуска

При включении асинхронного двигателя в его роторе на короткое время возникает ток короткого замыкания, сила которого после набора оборотов снижается до номинального значения, соответствующего потребляемой электрической машиной мощности. Это явление усугубляется тем, что в момент разгона скачкообразно растет и крутящий момент на валу.

В результате может произойти срабатывание защитных автоматических выключателей, а если они не установлены, то и выход из строя других электротехнических устройств, подключенных к той же линии. И в любом случае, даже если аварии не произошло, при пуске электромоторов отмечается повышенный расход электроэнергии.

Для компенсации или полного устранения этого явления используются устройства плавного пуска (УПП).

Как реализуется плавный пуск

Чтобы плавно запустить электродвигатель и не допустить броска тока, используются два способа:

  1. Ограничивают ток в обмотке ротора. Для этого ее делают состоящей из трех катушек, соединенных по схеме «звезда». Их свободные концы выводят на контактные кольца (коллекторы), закрепленные на хвостовике вала. К коллектору подключают реостат, сопротивление которого в момент пуска максимальное. По мере его снижения ток ротора растет и двигатель раскручивается. Такие машины называются двигателями с фазным ротором. Они используются в крановом оборудовании и в качестве тяговых электромоторов троллейбусов, трамваев.
  2. Уменьшают напряжение и токи, подаваемые на статор. В свою очередь, это реализуется с помощью:

а) автотрансформатора или реостата;

б) ключевыми схемами на базе тиристоров или симисторов.

Именно ключевые схемы и являются основой построения электротехнических приборов, которые принято назвать устройствами плавного пуска или софтстартерами. Обратите внимание, что частотные преобразователи так же позволяют плавно запустить электродвигатель, но они лишь компенсируют резкое возрастание крутящего момента, не ограничивая при этом пускового тока.

Принцип работы ключевой схемы основывается на том, что тиристоры отпираются на определенное время в момент прохождения синусоидой ноля. Обычно в той части фазы, когда напряжение растет. Реже – при его падении. В результате на выходе УПП регистрируется пульсирующее напряжение, форма которого лишь приблизительно похожа на синусоиду. Амплитуда этой кривой растет по мере того, как увеличивается временной интервал, когда тиристор отперт.

Критерии выбора софтстартера

По степени снижения степени важности критерии выбора устройства располагаются в следующей последовательности:

  • Мощность.
  • Количество управляемых фаз.
  • Обратная связь.
  • Функциональность.
  • Способ управления.
  • Дополнительные возможности.

Мощность

Главным параметром УПП является величина Iном – сила тока, на которую рассчитаны тиристоры. Она должна быть в несколько раз больше значения силы тока, проходящего через обмотку двигателя, вышедшего на номинальные обороты. Кратность зависит от тяжести пуска.

Если он легкий – металлорежущие станки, вентиляторы, насосы, то пусковой ток в три раза выше номинального. Тяжелый пуск характерен для приводов, имеющих значительный момент инерции. Таковы, например, вертикальные конвейеры, пилорамы, прессы. Ток выше номинального в пять раз.

Существует и особо тяжелый пуск, который сопровождает работу поршневых насосов, центрифуг, ленточных пил… Тогда Iном софтстартера должен быть в 8-10 раз больше.

Тяжесть пуска влияет и на время его завершения. Он может длиться от десяти до сорока секунд. За это время тиристоры сильно нагреваются, поскольку рассеивают часть электрической мощности.

Читайте также  Как регулировать обороты электродвигателя переменного тока

Для повторения им надо остыть, а на это уходит столько же, сколько на рабочий цикл. Поэтому если технологический процесс требует частого включения-выключения, то выбирайте софтстартер как для тяжелого пуска.

Даже если ваше устройство не нагружено и легко набирает обороты.

Количество фаз

Можно управлять одной, двумя или тремя фазами. В первом случае устройство в большей степени смягчает рост пускового момента, чем тока. Чаще всего используются двухфазные пускатели. А для случаев тяжелого и особо тяжелого пуска – трехфазные.

Обратная связь

УПП может работать по заданной программе – увеличить напряжение до номинала за указанное время. Это наиболее простое и распространенное решение. Наличие обратной связи делает процесс управления более гибким. Параметрами для нее служат сравнение напряжения и вращающего момента или фазный сдвиг между токами ротора и статора.

Функциональность

Возможность работать на разгон или торможение. Наличие дополнительного контактора, который шунтирует ключевую схему и позволяет ей остыть, а также ликвидирует несимметричность фаз из-за нарушения формы синусоиды, которое приводит к перегреву обмоток.

Способ управления

Бывает аналоговым, посредством вращения потенциометров на панели, и цифровым, с применением цифрового микроконтроллера.

Дополнительные функции

Все виды защиты, режим экономии электроэнергии, возможность пуска с рывка, работы на пониженной скорости (псевдочастотное регулирование).

Правильно подобранный УПП увеличивает вдвое рабочий ресурс электродвигателей, экономит до 30 процентов электроэнергии.

Зачем нужно устройство плавного пуска (софтстартера)

Все чаще при запуске электроприводов насосов, вентиляторов применяются устройство плавного пуска (софтстартер). С чем это связано? В нашей статье мы постараемся осветить этот вопрос.

Асинхронные двигатели используются уже более ста лет, и за это время относительно мало изменилось их функционирование. Запуск этих устройств и связанные с ним проблемы хорошо известны их владельцам. Пусковые токи приводят к просадкам напряжения и перегрузкам проводки, вследствие чего:

  • некоторая электротехника может самопроизвольно отключаться;
  • возможен сбой оборудования и т. д.

Своевременно установленный приобретенный и подключенный софтстартер позволяет избежать лишних трат денег и головной боли.

Что такое пусковой ток

В основе принципа действия асинхронных двигателей лежит явление электромагнитной индукции. Наращивание обратной электродвижущей силы (э. д. с), которая создается путем применения изменяющегося магнитного поля во время запуска двигателя, приводит к переходным процессам в электрической системе. Этот переходной режим может повлиять на систему электропитания и другое оборудование, подключенное к нему.

Во время запуска электродвигатель разгоняется до полной скорости. Продолжительность начальных переходных процессов зависит от конструкции агрегата и характеристик нагрузки. Пусковой момент должен быть наибольшим, а пусковые токи – наименьшими. Последние влекут за собой пагубные последствия для самого агрегата, системы электроснабжения и оборудования, подключенного к нему.

В течение начального периода пусковой ток может достигать пяти-восьмикратного тока полной нагрузки. Во время пуска электродвигателя кабели вынуждены пропускать больше тока, чем во время периода стабильного состояния. Падение напряжения в системе также будет намного больше при пуске, чем во время стабильной работы – это становится особенно очевидным при запуске мощного агрегата или большого числа электродвигателей одновременно.

Способы защиты электродвигателя

Поскольку использование электродвигателей стало широко распространенным, преодоление проблем с их запуском стало проблемой. На протяжении многих лет для решения этих задач были разработано несколько методов, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения.

В последнее время были достигнуты значительные успехи в использовании электроники в регулировании электроэнергии для двигателей. Все чаще при запуске электроприводов насосов, вентиляторов применяются устройство плавного пуска. Всё дело в том, что прибор имеет ряд особенностей.

Особенностью устройства пуска является то, что он плавно подаёт на обмотки двигателя напряжение от нуля до номинального значения, позволяя двигателю плавно разгоняться до максимальной скорости. Развиваемый электродвигателем механический момент пропорционален квадрату приложенного к нему напряжения.

В процессе пуска УПП постепенно увеличивает подаваемое напряжение, и электромотор разгоняется до номинальной скорости вращения без большого момента и пиковых скачков тока.

Виды устройств плавного пуска   

На сегодняшний день для плавного запуска техники используются три типа УПП: с одной, двумя и со всеми управляемыми фазами.

Первый тип применяется для однофазного двигателя для обеспечения надежной защиты от перегрузки, перегрева и снижения влияния электромагнитных помех.

Как правило, схема второго типа помимо полупроводниковой платы управления включает в себя байпасный контактор. После того как двигатель раскрутится до номинальной скорости, байпасный контактор срабатывает и обеспечивает прямую подачу напряжения на электродвигатель.

Трехфазный тип является самым оптимальным и технически совершенным решением. Он обеспечивает ограничение тока и силы магнитного поля без перекосов по фазам.

Зачем же нужно устройство плавного пуска?

Благодаря относительно невысокой цене популярность софтстартеров набирает обороты на современном рынке промышленной и бытовой техники. УПП для асинхронного электродвигателя необходимо для продления его срока службы. Большим преимуществом софтстартера является то, что пуск осуществляется с плавным ускорением, без рывков.

Источник: https://epusk.ru/articles/ustroystvo-plavnogo-puska/printsip-raboty-ustroystva-plavnogo-puska-elektrodvigateley/

Устройство плавного пуска электродвигателя: принцип работы асинхронного электродвигателя

Асинхронный электродвигатель имеет возможность самостоятельного запуска из-за взаимодействия между вращающимся потоком магнитного поля и потоком обмотки ротора, вызывая высокий ток в нём.

В результате статор потребляет большой ток, который к моменту достижения двигателем полной скорости становится больше номинального, что может привести к нагреву двигателя и его повреждению.

Для предотвращения этого необходимо устройство плавного пуска электродвигателя (УПП).

Он заключается в том, что устройство регулирует напряжение, приложенное к двигателю во время пуска, контролируя характеристики тока. Для асинхронных двигателей пусковой момент приблизительно пропорционален квадрату пускового тока.

Он пропорционален приложенному напряжению.

Крутящий момент также можно считать приблизительно пропорциональным приложенному напряжению, таки образом регулируя напряжение во время пуска, ток, потребляемый машиной, и его крутящий момент контролируются устройством и могут быть уменьшены.

Используя шесть SCR в конфигурации, как показано на рисунке устройство плавного пуска может регулировать напряжение, подаваемое на двигатель при запуске от 0 вольт до номинального линейного напряжения. Плавный пуск электродвигателя может осуществляться тремя способами:

  1. Прямой запуск с применение полного напряжения нагрузки.
  2. Применяя постепенно пониженное.
  3. Применение пуска частичной обмотки с помощью стартёра автотрансформатора.

УПП могут быть двух типов:

  1. Открытое управление: напряжение пуска подаётся с задержкой во времени независимо от тока или скорости двигателя. Для каждой фазы два SCR проводятся сначала с задержкой на 180 градусов в течение соответствующих полуволновых циклов (для которых выполняется каждый SCR). Эта задержка постепенно уменьшается со временем до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет номинального значения. Она также известна, как система временного напряжения. Этот метод фактически не контролирует ускорение двигателя.
  2. Контроль замкнутого контура: контролируются любые характеристики выходного сигнала двигателя, такие как текущий ток или скорость. Пусковое напряжение изменяется соответственно для получения требуемого отклика. Таким образом, задачей УПП является контроль угла проводимости SCR и управление напряжением питания.

Преимущества плавного пуска

Твердотельные плавные пускатели используют полупроводниковые приборы для временного снижения параметров на клеммах двигателя. Это обеспечивает контроль тока двигателя, чтобы уменьшить крутящий момент предельного значения двигателя. Управление основано на управлении напряжением клемм двигателя на двух или трёх фазах.

Несколько причин, почему этот метод предпочтительнее других:

  1. Повышенная эффективность: эффективность системы УПП с использованием твердотельных переключателей обусловлена в основном низким состоянием напряжения.
  2. Управляемый запуск: пусковые параметры можно контролировать, легко изменяя их, что обеспечивает запуск его без каких-либо рывков.
  3. Управляемое ускорение: ускорение двигателя контролируется плавно.
  4. Низкая стоимость и размер: это обеспечивается с использованием твердотельных переключателей.

Компоненты твердотельных устройств

Выключатели питания, такие как SCR, которые подвергаются фазовому контролю для каждой части цикла. Для трехфазного двигателя два SCR подключаются к каждой фазе. Реле плавного пуска электродвигателя должны быть рассчитаны как минимум в три раза больше, чем линейное напряжение.

Рабочий пример системы для трехфазного асинхронного двигателя. Система состоит из 6 SCR, контрольной логической схемы в виде двух компараторов — LM324 и LM339 для получения уровня и напряжения рампы и оптоизолятора для управления приложением напряжения затвора к SCR на каждой фазе.

Таким образом, управляя длительностью между импульсами или их задержкой, управляемый угол SCR контролируется и регулируется подача питания на этапе пуска двигателя. Весь процесс на самом деле представляет собой систему управления с разомкнутым контуром, в которой контролируется время применения импульсов запуска затвора для каждого SCR.

Основы SCR

SCR (Silicon Controlled Rectifier) представляет собой управляемый стабилизатор мощности постоянного тока с высокой мощностью. Устройства плавного пуска асинхронных двигателей SCR представляет собой четырехслойное кремниевое полупроводниковое устройство PNPN. Оно имеет три внешних терминала и использует альтернативные символы на рисунке 2 (a) и имеет транзисторную эквивалентную схему на рисунке 2 (b).​

Основной способ использования SCR в качестве переключателя с анодом, положительным относительно катода, управляемым в момент запуска машины.

Основные характеристики SCR можно понять с помощью этих диаграмм. Устройство плавного пуска электродвигателя можно включить и заставить действовать как выпрямитель с прямым смещением кремния, кратковременно применяя к нему ток затвора через S2. SCR быстро (в течение нескольких микросекунд) автоматически защёлкивается во включённое состояние и остаётся включённым даже при удалении привода затвора.

Читайте также  Содержание меди в электродвигателях таблица

Это действие показано на рисунке 2 (b) ток начального затвора включается Q1, а ток коллектора Q1 включается Q2, ток коллектора Q2 затем удерживает Q1, даже когда привод затвора удаляется. Потенциал насыщения составляет 1 В или около того и создаётся между анодом и катодом.

Для включения SCR требуется только короткий импульс затвора. Как только SCR будет зафиксирован, он может быть снова отключён, кратковременно уменьшая его ток анода ниже определённого значения, как правило, несколько миллиампер, в приложениях АС выключение происходит автоматически в точке пересечения нуля в каждом полупериоде.

Значительный коэффициент усиления доступен между затвором и анодом SCR, а низкие значения тока затвора (обычно несколько мА или меньше) могут контролировать высокие значения анодного тока (до десятков усилителей). Большинство SCR имеют анодные номиналы в сотни вольт. Характеристики затвора SCR аналогичны характеристикам транзисторного соединения — эмиттера транзистора (см. Рис. 2 (b)).

Внутренняя ёмкость (несколько pF) существует между анодом и затвором SCR, и резко возрастающее напряжение, появляющееся на аноде, может вызвать достаточный прорыв сигнала к затвору для включения SCR.

Этот «эффект скорости» может быть вызван переходными процессами на линии питания и т. д.

Проблемы с эффектом скорости можно преодолеть, проводя сеть сглаживания CR между анодом и катодом, чтобы ограничить скорость подъёма до безопасного значения.

Операция с переменной скоростью вращения

Сетевое напряжение переменного тока (рис. 5) выпрямляется с помощью пассивного диодного моста. Это означает, что диоды срабатывают, когда линейное напряжение больше напряжения на секции конденсатора. Результирующая форма волны имеет два импульса в течение каждого полупериода, по одному для каждого окна диодной проводимости.

Форма волны показывает некоторый непрерывный ток, когда проводимость переходит от одного диода к следующему. Это типично, когда он используется в звене постоянного тока привода и присутствует некоторая нагрузка. Инверторы используют широко-импульсную модуляцию для создания выходных сигналов. Треугольный сигнал генерируется на несущей частоты, с которой инвертор IGBT переключится.

Эта форма сигнала сравнивается с синусоидальной формой волны на основной частоте, которая должна быть доведена до двигателя. Результатом является волновая форма U, показанная на рисунке.

Выход инвертора может быть любой частотой ниже или выше частоты линии до пределов инвертора и/или механические пределы двигателя. Нужно обратить внимание на то, что привод всегда работает в пределах рейтинга скольжения двигателя.

Процесс регулирования пуска

Сроки включения SCR — это ключ к управлению выходом напряжения для УПП. В течение пуска логическая схема УПП определяет, когда включить SCR.

Он не включает SCR в точке, где напряжение идёт от отрицательного к положительному, но ждёт некоторое время после этого. Это известный процесс, называемый как «постепенное восстановление» SCR.

Точка включения SCR установлена или запрограммирована тем, что начальный крутящий момент, начальный ток или ограничение тока строго регулируется.

Результат поэтапного восстановления SCR представляет собой несинусоидальное пониженное напряжение на выводах двигателя, которое показано на рисунках. Поскольку двигатель является индуктивным, а ток отстаёт от напряжения, SCR остаётся включённым и проводит, пока ток не достигнет нуля. Это происходит после того, как напряжение стало отрицательным. Выход напряжения индивидуального SCR.

Если сравнивать с формой полного напряжения, можно видеть, что пиковое напряжение совпадает с полным волновым напряжения. Однако ток не увеличивается до того же уровня, что и при приложении полного напряжения из-за индуктивного характера двигателей. Когда это напряжение подаётся на двигатель, выходной ток выглядит, как на рисунке.

Поскольку частота напряжения равна так же, как и линейная, частота тока тоже одинакова. SCR поэтапно переходят к полной проводимости, пробелы в токе заполняются до тех пор, пока волновая форма не будет выглядеть так же, как у двигателя.

Характеристики двигателя с использованием УПП

Такой плавный пуск асинхронного электродвигателя в отличие от привода переменного тока, имеет характеристики тока в сети и тока двигателя всегда одинаковыми. Во время запуска изменение тока зависит напрямую от величины приложенного напряжения. Крутящий момент двигателя изменяется, как квадрат приложенное напряжение или тока.

Наиболее важным фактором при оценке является крутящий момент двигателя. Стандартные двигатели производят приблизительно 180% от момента полной нагрузки при запуске. Следовательно, 25%-е снижение параметров будет равно крутящему моменту полной нагрузки. Если двигатель потребляет 600% от полного тока нагрузки при запуске, то ток в этой схеме уменьшит пусковой ток от 600% до 450% нагрузки.

Схемы подключения пускателей

Существует два варианта, с помощью которых стартер осуществляет запуск электродвигателя: стандартная схема и внутри треугольника.

Стандартная схема. Пускатель соединён последовательно с линейным напряжением, подаваемым на двигатель.

Внутри треугольника существует ещё одна схема, по которой подключён пускатель, называется схемой внутренней дельты.

В этой схеме два кабеля, которые подключаются к одному из двигателей, присоединяются непосредственно к источнику питания I/P, а другой кабель будет подключён через пускатель.

Одна особенность этой схемы заключается в том, что пускатель можно использовать для больших двигателей, например, для двигателей мощностью 100 кВт, поскольку фазные токи делятся на 2 части.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/dvigateli/ustroystvo-plavnogo-puska-elektrodvigatelya.html

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.

  • ✓ 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.

Источник: https://instline.ru/blog/ustrojstvo-plavnogo-puska/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: