Плавный пуск однофазного асинхронного двигателя - Авто журнал Волгино Авто
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Плавный пуск электродвигателя

Плавный пуск электродвигателя

При прямом пуске на полное напряжение через асинхронный двигатель в первый момент протекает ток, равный току при заклиненном роторе, при этом двигатель развивает пусковой момент. По мере разгона ток падает, а момент сначала увеличивается до критического, а затем падает до значения, характерного для номинальной скорости. Реальная форма кривых тока и момента зависит от конструкции двигателя.

Процесс пуска различных двигателей с одинаковыми характеристиками на номинальной скорости может сильно различаться. Начальный пусковой ток может меняться от 500 до 900 % от номинального тока. Аналогично пусковой момент может изменяться от 70 до 230 % от номинального. Эти характеристики зависят от конструкции двигателя и являются ограничениями при любых применениях мягких пускателей. Для применений, где необходимо получить максимальный пусковой момент при минимальном пусковом токе, необходимо использовать соответствующие двигатели. При снижении напряжения пусковой момент, развиваемый двигателем, снижается в квадрате по отношению к снижению тока.

При использовании устройств, понижающих напряжение при пуске, начальный пусковой ток может быть снижен только до такого уровня, при котором пусковой момент еще превышает момент нагрузки. Если момент двигателя окажется меньше момента нагрузки в любой точке графика пуска, разгон двигателя прекратится, и механизм не наберет номинальной скорости. Чтобы быть эффективным, устройство пуска с пониженным напряжением должно позволять двигателю разогнаться до 90% его номинальной скорости, прежде, чем подавать полное напряжение. Если это сделать раньше, ток поднимется практически до уровня пускового, что перечеркнет все преимущества пуска с пониженным напряжением.

В настоящее время для плавного пуска методом понижения напряжения на электродвигатели применяются следующие типы устройств:

Пускатели «звезда/треугольник»

Они являются наиболее часто используемым видом пусковых устройств, их применение возможно только при очень небольших нагрузках. При пуске двигатель сначала подключается в звезду, при этом ток и момент снижаются до 1/3 от номинальных значений при включении в треугольник. После заданного пользователем интервала времени двигатель отключается от сети и вновь подключается к ней по схеме «треугольник». Чтобы такой пуск был эффективным, двигатель должен быть способен развить момент, необходимый для набора полной скорости при включении в звезду. Переключение со звезды на треугольник при скоростях, существенно меньших номинальной, приводит к значениям тока и момента, сравнимым с процессом прямого пуска. В дополнение к броскам тока и момента, при переходе со звезды на треугольник происходят и другие тяжелые переходные процессы. Амплитуда переходных процессов зависит от фазы и амплитуды напряжения, генерируемого двигателем в момент переключения. В худшем случае генерируемое напряжение равно напряжению сети и находится в противофазе к нему. В этом случае ток может превосходить номинальное пусковое значение в два раза, а момент – в четыре.

Пускатели с автотрансформатором

Пускатели этого типа используют автотрансформатор для снижения напряжения, подводимого к двигателю во время пуска. В них используется определенное количество отводов, позволяющих путем изменения напряжения скачками менять пусковой ток и момент. Такой процесс увеличения напряжения обеспечивает возможность достижения полной скорости до перехода на номинальное напряжение, минимизируя скачки тока и момента в переходном процессе. Однако поскольку количество отводов ограничено, достигнуть высокой точности управления невозможно. В отличие от пускателя звезда-треугольник, пускатель с автотрансформатором является прибором с замкнутыми переходными процессами. Поэтому жесткие переходные процессы в кривой тока и момента на протяжении пуска от пониженного до номинального напряжения отсутствуют. Поскольку имеется падение напряжения на автотрансформаторе, это приводит к снижению момента на всех скоростях двигателя. При работе на высокоинерционную нагрузку время пуска может выйти за безопасный или приемлемый предел, а при работе с переменной нагрузкой оптимальное поведение системы получить не удается. Обычно автотрансформаторные пускатели используются при нечастых пусках, до 3 пусков в час. Пускатели, рассчитанные на более частые или жесткие условия пуска, оказываются слишком большими и дорогими.

Пускатели с резисторами в цепи статора

Пускатели с резисторами в цепи статора используют металлические или жидкостные резисторы для снижения напряжения, подводимого к статору. Такие пускатели обеспечивают эффективное снижение пускового тока и момента двигателя и работают очень хорошо при правильном выборе резисторов. Для точного выбора резисторов на этапе проектирования должны быть известны параметры двигателя, нагрузки и режимов работы. Такая информация обычно труднодоступна, поэтому резисторы выбираются приближенно, что приводит к ухудшению процесса пуска и снижению надежности. Сопротивление резисторов меняется по мере их нагрева в процессе пуска. Чтобы сохранить параметры пуска и повысить надежность системы, обычно устанавливаются реле задержки повторного пуска. Из-за большого выделения тепла на резисторах пускатели с резисторами в цепи статора не применяются для пуска высокоинерционных нагрузок.

Электронные устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска наиболее эффективные приборы для организации пуска путем снижения напряжения. Современная технология обеспечивает управление пусковым током и моментом. Наиболее совершенные системы обеспечивают также комплексную защиту двигателя и интерфейсные функции.
Плавный пуск обеспечивает следующие основные функции:
• Плавное изменение напряжения и тока без скачков и переходных процессов.
• Возможность полного управления пусковым током и моментом путем несложного программирования.
• Возможность частых пусков без изменения поведения системы.
• Оптимальный процесс пуска даже в тех применениях, где нагрузка меняется от пуска к пуску.
• Плавный останов в системах, подобных насосам и конвейерам.
• Торможение для снижения времени останова.

Технология плавного пуска

Электронные устройства плавного пуска по своим свойствам и возможностям делятся на четыре основные категории:

1. Регуляторы пускового момента
Регуляторы пускового момента контролируют только одну фазу трехфазного двигателя. Управление одной фазой может обеспечить контроль пускового момента двигателя, но пусковой ток снижается при этом незначительно. Ток, текущий по обмоткам двигателя, почти равен току при прямом пуске и не контролируется пускателем. Такой ток протекает по обмоткам двигателя в течение более длительного времени, чем при прямом пуске, поэтому может вызвать перегрев двигателя. Регуляторы пускового момента не могут использоваться там, где необходимо снижение пусковых токов, обеспечение частых пусков, а также для пуска высокоинерционных нагрузок. Но они могут применяться для плавного пуска однофазных асинхронных двигателей.

2. Регуляторы напряжения без обратной связи
Регуляторы напряжения без обратной связи изменяют выходное напряжение в соответствии с заданным пользователем темпом и не имеют сигнала обратной связи от двигателя. Они отвечают стандартным требованиям по электрическим и механическим характеристикам, предъявляемым к мягким пускателям, и могут управлять напряжением как в двух, так и во всех трех фазах двигателя. Процесс пуска определяется пользователем путем задания начального напряжения и времени нарастания напряжения до номинального значения. Многие из таких приборов обеспечивают также ограничение пускового тока, но обычно такое ограничение основано на снижении напряжения в процессе пуска. Обычно такие регуляторы обеспечивают и управление замедлением, плавно снижая напряжение при останове и увеличивая таким образом его продолжительность. Двухфазные регуляторы напряжения без обратной связи снижают пусковой ток во всех трех фазах, но ток при этом оказывается несбалансированным. Регуляторы, изменяющие напряжение в одной фазе, также имеют ограниченные возможности регулирования времени пуска, однако из-за перегрева двигателя могут использоваться только при легких нагрузках.

3. Регуляторы напряжения с обратной связью Регуляторы напряжения с обратной связью являются развитием устройств, описанных выше. Они получают информацию о токе двигателя и используют ее для приостановки увеличения напряжения в процессе пуска при достижении током предельного значения, заданного пользователем. Информация о токе используется также для организации различных защит, например, от перегрузки, дисбаланса фаз, электронной шпонки и т.п. Регуляторы напряжения с обратной связью могут использоваться как комплексные системы пуска двигателя.

4. Регуляторы тока с обратной связью Регуляторы тока с обратной связью являются наиболее прогрессивными устройствами плавного пуска. Эти приборы в первую очередь регулируют ток, а не напряжение. Прямое управление током обеспечивает более точное управление пуском, а также более простую настройку и программирование мягкого пускателя. Большинство параметров, требующих установки при программировании регуляторов напряжения, в регуляторах тока устанавливаются автоматически.

Стоит также отметить, что наиболее совершенным плавным пуском обладают частотные преобразователи, которые могут запускать электродвигатель совсем без превышения номинального тока с сохранением достаточного пускового момента.

Плавный пуск электродвигателя своими руками

  1. Зачем нужны УПП?
  2. Как плавно запустить двигатель?
  3. Регулятор оборотов коллекторного двигателя
  4. Заключение

Плавный пуск асинхронного двигателя – это всегда трудная задача, потому что для запуска индукционного мотора требуется большой ток и крутящий момент, которые могут сжечь обмотку электродвигателя. Инженеры постоянно предлагают и реализуют интересные технические решения для преодоления этой проблемы, например, использование схемы включения звезда-треугольник, автотрансформатора и т. д.

В настоящее время подобные способы применяются в различных промышленных установках для бесперебойного функционирования электродвигателей.

Зачем нужны УПП?

Из физики известен принцип работы индукционного электродвигателя, вся суть которого заключается в использовании разницы между частотами вращения магнитных полей статора и ротора. Магнитное поле ротора, пытаясь догнать магнитное поле статора, способствует возбуждению большого пускового тока. Мотор работает на полной скорости, при этом значение крутящего момента вслед за током тоже увеличивается. В результате обмотка агрегата может быть повреждена из-за перегрева.

Таким образом, необходимой становится установка мягкого стартера. УПП для трехфазных асинхронных моторов позволяют защитить агрегаты от первоначального высокого тока и крутящего момента, возникающих вследствие эффекта скольжения при работе индукционного мотора.

Преимущественные особенности применения схемы с устройством плавного пуска (УПП):

  1. снижение стартового тока;
  2. уменьшение затрат на электроэнергию;
  3. повышение эффективности;
  4. сравнительно низкая стоимость;
  5. достижение максимальной скорости без ущерба для агрегата.

Как плавно запустить двигатель?

Существует пять основных методов плавного пуска.

  • Высокий крутящий момент может быть создан путем добавления внешнего сопротивления в цепь ротора, как показано на рисунке.

  • С помощью включения в схему автоматического трансформатора можно поддерживать пусковой ток и крутящий момент за счет уменьшения начального напряжения. Смотрите рисунок ниже.

  • Прямой запуск – это самый простой и дешевый способ, потому что асинхронный двигатель подключен напрямую к источнику питания.
  • Соединения по специальной конфигурации обмоток – способ применим для двигателей, предназначенных для эксплуатации в нормальных условиях.

  • Использование УПП – это наиболее передовой способ из всех перечисленных методов. Здесь полупроводниковые приборы, такие как тиристоры или тринисторы, регулирующие скорость асинхронного двигателя, успешно заменяют механические компоненты.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя

Большинство схем бытовых аппаратов и электрических инструментов создано на базе коллекторного электродвигателя 220 В. Такая востребованность объясняется универсальностью. Для агрегатов возможно питание от постоянного либо переменного напряжения. Достоинство схемы обусловлены обеспечением эффективного пускового момента.

Чтобы достичь более плавного пуска и обладать возможностью настройки частоты вращения, применяются регуляторы оборотов.

Пуск электродвигателя своими руками можно сделать, к примеру, таким образом.

Заключение

УПП разработаны и созданы, чтобы ограничить увеличение пусковых технических показателей двигателя. В противном случае нежелательные явления могут привести к повреждению агрегата, сжиганию обмоток или перегреву рабочих цепей. Для длительной же службы, важно чтобы трехфазный мотор работал без скачков напряжения, в режиме плавного пуска.

Как только индукционный мотор наберёт нужные обороты, посылается сигнал к размыканию реле цепи. Агрегат становится готов к работе на полной скорости без перегрева и сбоев системы. Представленные способы могут быть полезными в решении промышленных и бытовых задач.

Плавный пуск электродвигателя

В настоящее время наиболее популярным является электропривод на основе асинхронного двигателя. Это можно объяснить его большой мощностью, надежностью и простотой обслуживания. Однако, такой электродвигатель имеет существенный недостаток – большой пусковой ток. В результате пуска двигателя происходит электродинамическое разрушение обмоток статора и ротора, а также увеличивается износ передаточных звеньев. Ток в результате прямого пуска превышает номинальный, что может способствовать просадке напряжения сети, а также выводу из строя различных электромеханизмов, которые включены в сеть. Решение такой проблемы заключается в плавном пуске электродвигателя, добиться которого можно с помощью устройства плавного пуска.

При запуске электродвигателя прямым способом может произойти разрушение не только элементов электродвигателя, но и тех механизмов, которые работают от его вала. При плавном запуске электродвигателя пусковой ток снижается, снижается напряжение питания, оптимизируется пусковой и тормозной моменты, а также предотвращается заклинивание вала электродвигателя. Стоит понимать, что при использовании устройства плавного пуска электродвигателя невозможно регулировать частоту вращения, реверсировать направление вращения, а также увеличивать пусковой момент.

Плавный пуск электродвигателя можно провести с помощью нескольких вариантов включения симисторов в цепь управления. Схемы можно разделить на одно-, двух- и трехфазные, каждая из которых имеет принципиальные отличия и стоимость исполнения. Кроме того, если используется соединение типа «треугольник», то симистор можно включить в разрыв обмотки. Сам симистор представляет собой два включенных параллельно тиристора, имеющих управляющий входной канал.

Однофазная схема регулирования подразумевает плавный пуск электродвигателя, который имеет мощность не более 11 кВт, если необходимо смягчить только пусковой удар. Длительный запуск, торможение и ограничения на пусковой ток не имеют значения, так как с помощью однофазного типа соединения такой возможности нет.

Двухфазный плавный запуск электродвигателя можно применять для запуска электродвигателей мощностью до 250 кВт. Такие схемы довольно часто снабжаются байпасными контакторами, которые удешевляют всю схему, но не устраняют главный недостаток такого типа соединения, а, следовательно, и вида плавного пуска – несимметричность питания фаз. В итоге данный недостаток может привести к перегреву двигателя при небольших нагрузках.

Самая оптимальная схема для плавного запуска двигателя – трехфазная. Она позволяет не только получить мягкий пуск двигателя, но и обеспечивает универсальное применение УПП. Мощность двигателей, которые пригодны для плавного запуска с помощью такой схемы соединения, ограничивается электрической и тепловой прочностью симисторов. Такой способ плавного пуска является многофункциональным и позволяет реализовать множество решений – подхват обратного хода, динамическое торможение и симметричное ограничение силы тока и магнитного поля.

Важным элементом устройства плавного пуска двигателя, как уже говорилось, является байпасный (обходной) контактор. Он предназначается для облегчения теплового режима плавного запуска электродвигателя, который заметно увеличивается при выходе на установленные обороты.

Кроме указанных выше схем подключения устройства плавного пуска можно использовать схему, в которой используется шунтирующий двигатель. Он отключает устройство плавного пуска и обеспечивает работу электродвигателя после выхода на номинальный режим работы. В отличие от сетевого адаптера он не проводит через себя пусковой ток. Такая схема подключения очень удобна в использовании при управлении несколькими двигателями, которые должны работать синхронно. Также такая схема подключения может использовать для плавного пуска двигателей большой мощности. Современные устройства плавного пуска могут использоваться через совместимый интерфейс и включаться программируемыми контролерами по требованию оператора.

Производство своими руками плавного пуска для электродвигателя

Кому хочется напрягаться, тратить свои деньги и время на переоборудование устройств и механизмов, которые и так прекрасно работают? Как показывает практика – многим. Хоть и не каждый в жизни сталкивается с промышленным оборудованием, оснащённым мощными электродвигателями, но, постоянно встречается пусть с не столь прожорливыми и мощными, электромоторами в быту. Ну а лифтом, наверняка, пользовался каждый.

Электродвигатели и нагрузки — проблема?

Дело в том, что фактически любые электродвигатели, в момент пуска или остановки ротора, испытывают огромные нагрузки. Чем мощнее двигатель и оборудование, приводимое им в движение, тем грандиозней затраты на его запуск.

Наверное, самая значительная нагрузка, приходящаяся на двигатель в момент пуска, это многократное, хоть и кратковременное, превышение номинального рабочего тока агрегата. Уже через несколько секунд работы, когда электромотор выйдет на свои штатные обороты, ток, потребляемый им, тоже вернётся к нормальному уровню. Для обеспечения необходимого электроснабжения приходиться наращивать мощность электрооборудования и токопроводящих магистралей, что приводит к их подорожанию.

При запуске мощного электродвигателя, из-за его большого потребления, происходит «просадка» напряжения питания, которая может привести к сбоям или выходу из строя оборудования, запитанного с ним от одной линии. Ко всему прочему, снижается срок службы аппаратуры электроснабжения.

При возникновении нештатных ситуаций, повлёкших перегорание двигателя или его сильный перегрев, свойства трансформаторной стали могут измениться настолько, что после ремонта двигатель потеряет до тридцати процентов мощности. При таких обстоятельствах, к дальнейшей эксплуатации он уже непригоден и требует замены, что тоже недешево.

Для чего нужен плавный пуск?

Казалось бы, все правильно, да и оборудование на это рассчитано. Вот только всегда есть «но». В нашем случае их несколько:

  • в момент запуска электродвигателя, ток питания может превышать номинальный в четыре с половиной-пять раз, что приводит к значительному нагреву обмоток, а это не очень хорошо;
  • старт двигателя прямым включением приводит к рывкам, которые в первую очередь влияют на плотность тех же обмоток, увеличивая трение проводников во время работы, ускоряет разрушение их изоляции и, со временем, может привести к межвитковому замыканию;
  • вышеупомянутые рывки и вибрация передаются на весь приводимый в движение агрегат. Это уже совсем нездорово, потому что может привести к повреждению его движущихся элементов: систем зубчатых передач, приводных ремней, конвейерных лент или просто представьте себя едущим в дёргающемся лифте. В случае насосов и вентиляторов — это риск деформации и разрушения турбин и лопастей;
  • не стоит также забывать об изделиях, возможно находящихся на производственной линии. Они могут упасть, рассыпаться или разбиться из-за такого рывка;
  • ну, и наверно, последний из моментов, заслуживающих внимание — стоимость эксплуатации такого оборудования. Речь идёт не только о дорогостоящих ремонтах, связанных с частыми критическими нагрузками, но и об ощутимом количестве не эффективно израсходованной электроэнергии.

Казалось бы, все вышеперечисленные сложности эксплуатации присущи лишь мощному и громоздкому промышленному оборудованию, однако, это не так. Все это может стать головной болью любого среднестатистического обывателя. В первую очередь это касается электроинструмента.

Специфика применения таких агрегатов, как электролобзики, дрели, болгарки и им подобных, предполагают многократные циклы запуска и остановки, в течение относительно небольшого промежутка времени. Такой режим эксплуатации, в той же мере, влияет на их долговечность и энергопотребление, как и у их промышленных собратьев. При всем этом не стоит забывать, что системы плавного запуска не могут регулировать рабочие обороты мотора или реверсировать их направление. Также невозможно увеличить пусковой момент или снизить ток ниже, чем требуется для начала вращения ротора электродвигателя.

Видео: Плавный пуск, регулировка и защита колектор. двигателя

Варианты систем плавного пуска электродвигателей

Система «звезда-треугольник»

Одна из наиболее широко применяемых систем запуска промышленных асинхронных двигателей. Основным её преимуществом является простота. Двигатель запускается при коммутации обмоток системы «звезда», после чего, при наборе штатных оборотов, автоматически переключается на коммутацию «треугольник». Такой вариант старта позволяет добиться тока почти на треть ниже, чем при прямом запуске электромотора.

Однако, этот способ не подойдёт для механизмов с небольшой инерцией вращения. К таким, к примеру, относятся вентиляторы и небольшие насосы, из-за малых размеров и массы их турбин. В момент перехода с конфигурации «звезда» на «треугольник», они резко снизят обороты или вовсе остановятся. В результате после переключения, электродвигатель по сути, запускается заново. То есть в конечном счёте вы не добьётесь не только экономии ресурса двигателя, но и, вероятнее всего, получите перерасход электроэнергии.

Видео: Подключение трёхфазного асинхронного электродвигателя звездой или треугольником

Электронная система плавного пуска электродвигателя

Плавный пуск двигателя может быть произведён с помощью симисторов, включённых в цепи управления. Существует три схемы такого включения: однофазные, двухфазные и трехфазные. Каждая из них отличается своими функциональными возможностями и конечной стоимостью соответственно.

С помощью таких схем, обычно, удаётся снизить пусковой ток до двух–трёх номинальных. Кроме этого, удаётся снизить существенный нагрев, присущий вышеупомянутой системе «звезда-треугольник», что способствует увеличению срока службы электродвигателей. Благодаря тому, что управление запуска двигателя происходит за счёт снижения напряжения, разгон ротора осуществляется плавно, а не скачкообразно, как у других схем.

В целом, на системы плавного пуска двигателя возлагаются несколько ключевых задач:

  • основная – понижение пускового тока до трёх–четырёх номинальных;
  • снижение напряжения питания двигателя, при наличии соответствующих мощностей и проводки;
  • улучшение параметров пуска и торможения;
  • аварийная защита сети от перегрузок по току.

Однофазная схема пуска

Данная схема предназначена для запуска электродвигателей мощностью не более одиннадцати киловатт. Применяют такой вариант в том случае, если требуется смягчить удар при запуске, а торможение, плавный пуск и понижение пускового тока не имеют значения. В первую очередь из-за невозможности организации последних, в такой схеме. Но по причине удешевления производства полупроводников, в том числе и симисторов, они сняты с производства и редко встречаются;

Двухфазная схема пуска

Такая схема предназначена для регулирования и пуска двигателей мощностью до двухсот пятидесяти ватт. Такие системы плавного пуска иногда комплектуют обходным контактором для удешевления прибора, однако, это не решает проблемы несимметричности питания фаз, что может привести к перегреву;

Трехфазная схема пуска

Эта схема является наиболее надёжной и универсальной системой плавного пуска электродвигателей. Максимальная мощность, управляемых таким устройством двигателей, ограничена исключительно максимальной температурной и электрической выносливостью применённых симисторов. Его универсальность позволяет реализовать массу функций, таких как: динамический тормоз, подхват обратного хода или балансировку ограничения магнитного поля и тока.

Важным элементом последней, из упомянутых схем, является обходной контактор, о котором говорилось раньше. Он позволяет обеспечить правильный тепловой режим системы плавного пуска электродвигателя, после выхода двигателя на штатные рабочие обороты, предотвращая его перегрев.

Существующие на сегодняшний день устройства плавного пуска электродвигателей, помимо приведённых выше свойств, рассчитаны на их совместную работу с различными контроллерами и системами автоматизации. Имеют возможность включения по команде оператора или глобальной системы управления. При таких обстоятельствах, в момент включения нагрузок, возможно появление помех, могущих привести к сбоям в работе автоматики, а следовательно, стоит озаботиться системами защиты. Использование схем плавного пуска, способно значительно уменьшить их влияние.

Плавный пуск своими руками

Большинство перечисленных выше систем фактически неприменимы в бытовых условиях. В первую очередь по той причине, что дома мы крайне редко используем трехфазные асинхронные двигатели. Зато коллекторных однофазных моторов — хоть отбавляй.

Существует немало схем устройства плавного запуска двигателей. Выбор конкретной зависит исключительно от вас, но в принципе, имея определённые знания радиотехники, умелые руки и желание, вполне можно собрать приличный самодельный пускатель, который продлит жизнь вашего электроинструмента и бытовой техники на долгие годы.

Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Асинхронные электродвигатели, помимо очевидных преимуществ имеют два существенных недостатка – большой пусковой ток (до семи раз больше номинального) и рывок на старте. Данные недостатки негативно влияют на состояние електросетей, требуют применения автоматических выключателей с соответствующей времятоковой характеристикой, создают критические динамические нагрузки на оборудование.

С эффектом запуска мощного асинхронного двигателя знакомы все: «проседает напряжение и сотрясается все вокруг электродвигателя. Поэтому, для уменьшения негативных воздействий были разработаны способы и схемы, позволяющие смягчить рывок и сделать запуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором более плавным.

Способы плавного пуска асинхронных двигателей

Кроме негативного влияния на цепи питания и окружение, стартовый импульс электродвигателя вреден и для его обмоток статора, ведь момент увеличенной силы при запуске прикладывается к обмоткам. То есть, сила рывка ротора усиленно давит на обмоточные провода, тем самым убыстряя износ их изоляции, пробой которой называют межвитковым замыканием.

Иллюстрация принципа действия асинхронного электродвигателя

Поскольку конструктивно нельзя уменьшить пусковой ток, придуманы способы, схемы и аппараты, обеспечивающие плавный пуск асинхронного двигателя. В большинстве случаев, на производствах с мощными линиями питания и в быту данная опция не является обязательной – так как колебания напряжения и пусковые вибрации не оказывают существенного влияния на производственный процесс.

Графики изменения токов при прямом запуске и при помощи устройств плавного пуска

Но существуют технологии, требующие стабильных, не превышающих норм параметров, как электроснабжения, так и динамических нагрузок. Например – это может быть точное оборудование, работающее в одной сети с чувствительными к напряжению потребителями электроэнергии. В этом случае, для соблюдения технологических норм для мягкого запуска электродвигателя применяют различные способы:

  • Переключение звезда – треугольник;
  • Запуск при помощи автотрансформатора;
  • устройства плавного пуска асинхронного двигателя (УПП).

В приведенном ниже видео перечислены основные проблемы, возникающие при запуске электродвигателя, а также описаны достоинства и недостатки различных устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.


По-иному УПП еще называют софт стартерами, от английского «soft» – мягкий. Ниже будут кратко описаны виды и предлагаемые опции в широко распространенных УПП (софт стартерах). Также вы можете ознакомиться с дополнительными материалами по устройствам плавного пуска

Промышленные софт стартеры для электродвигателей различной мощности

Ознакомление с принципом плавного запуска

Для того, чтобы осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя максимально эффективно и с минимальными затратами, приобретая готовые софт стартеры, необходимо прежде ознакомиться с принципом действия подобных устройств и схем. Понимание взаимодействия физических параметров позволит сделать оптимальный выбор УПП.

При помощи устройств плавного пуска можно добиться снижения пускового тока до значения трехкратного превышения номинального (вместо семикратной перегрузки)

Для плавного пуска асинхронного электродвигателя необходимо уменьшить пусковой ток, что позитивно скажется как на нагрузке электросети, так и на динамических перегрузках обмоток двигателя и приводных механизмов. Достигают уменьшения пускового тока, снижая напряжение питания электродвигателя. Заниженное пусковое напряжение используется во всех трех предложенных выше способах. Например, при помощи автотрансформатора пользователь самостоятельно занижает напряжение при запуске, поворачивая ползунок.

Понижая напряжение на старте можно добиться плавного запуска електродвигателя

При использовании переключения «звезда-треугольник» меняется линейное напряжение на обмотках электродвигателя. Переключение осуществляется при помощи контакторов и реле времени, рассчитанное на время запуска электродвигателя. Подробное описание плавного пуска асинхронного электродвигателя при помощи переключения «звезда-треугольник» имеется на данном ресурсе по указанной ссылке.

Схема переключения «звезда-треугольник» с использованием контакторов и реле времени

Теория осуществления плавного запуска

Для понимания принципа плавного старта необходимо понимание закона сохранения энергии, необходимой для раскрутки вала ротора электромотора. Упрощенно можно считать энергию разгона пропорциональной мощности и времени, E = P*t, где P – мощность, равная умножению силы тока на напряжение (P = U*I). Соответственно, E = U*I *t. Поскольку для уменьшения пускового момента и снижения нагрузок на сеть необходимо уменьшить стартовый ток I, то сохраняя уровень потраченной энергии нужно увеличить время разгона.

Увеличение времени разгона за счет снижения пускового тока возможно только при небольшой нагрузке на валу. Это является основным недостатком всех УПП

Поэтому для оборудования с тяжелыми условиями старта (большой нагрузкой на валу во время запуска), применяются специальные электродвигатели с фазным ротором. Узнать о свойствах данных двигателей можно из соответствующего раздела в статье на данном ресурсе, перейдя по ссылке.

Звигатель с фозім ротором, необходим для оборудования с тіжелім запуском

Также необходимо учитывать, что во время мягкого запуска происходит увеличенный нагрев обмоток и электронных силовых ключей пускового устройства. Для охлаждения полупроводниковых ключей необходимо использование массивных радиаторов, которые увеличивают стоимость аппарата. Поэтому уместно использование УПП для кратковременного разгона двигателя с дальнейшим шунтированием ключей прямым напряжением сети. Подобный режим (переключение байпас) делает компактней и дешевле электронное устройство плавного пуска асинхронных двигателей, но ограничивает количество запусков в определенном интервале ввиду требуемого времени для охлаждения ключей.

Структурная схема шунтирования силовых полупроводниковых ключей (байпас)

Основные параметры и характеристики УПП

Ниже в тексте будут приведены схемы аппаратов плавного запуска для изучения и собственноручного изготовления. Для тех, кто не готов осуществить плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, полагаясь на готовое изделие, будет полезной информация о существующих разновидностях софт стартеров.

Пример аналогово и цифрового УПП, в модульном исполнении (устанавливается на DIN-рейку)

Одним из главных параметров при выборе УПП является мощность обслуживаемого электромотора, выраженная в киловаттах. Не менее важным является время разгона и возможность регулировки интервала запуска. Данными характеристиками обладают все существующие софт стартеры. Более совершенные УПП являются универсальными и позволяют настраивать параметры мягкого запуска в широком диапазоне значений относительно характеристик двигателя и требований технологического процесса.

Пример универсального софтстартера

В зависимости от типа софт стартера в них могут присутствовать различные опции, повышающие функциональность аппарата и позволяющие осуществлять контроль работы электродвигателя. Например, при помощи некоторых УПП возможно осуществление не только плавного запуска электромотора, но и его торможение. Более совершенные софт стартеры осуществляют защиту двигателя от перегрузок и позволяют также регулировать вращательный момент ротора при пуске, останове и работе.

Пример различий в технических характеристиках различных УПП от одного производителя

Разновидности софт стартеров

По способу подключения УПП подразделяются на три вида:

    Однофазные. Регулируют пусковое напряжение на одной фазе для уменьшения пускового момента. Обладают ограниченной функциональностью и не снижают пусковой ток. В виду удешевления полупроводниковых силовых ключей, однофазные УПП применяются редко.

Структурная схема однофазного УПП
Двухфазные. Осуществляют регулировку пускового тока по двум фазам, что позволяет улучшить динамические характеристики запуска двигателя, но не решают проблему с несимметричной «просадкой» напряжения. Используется в основном радиолюбителями, осуществляющими плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками, схема устройства приведена ниже.

Структурная схема двухфазного УПП
Трехфазные. Дают максимально возможное уменьшение пускового момента, снижая пусковой ток до минимально возможной трехкратной перегрузки. Позволяют осуществлять большой набор функций помимо плавного разгона – регулировку момента, торможение, слежение за параметрами, дистанционное управление, защиту от тепловых перегрузок, и т. д.

Структурная схема трехфазного УПП

УПП своими руками

Для самостоятельного изготовления УПП используемая схема плавного пуска асинхронного двигателя своими руками будет зависеть от возможности и навыков мастера. Самостоятельное смягчение пусковых перегрузок при помощи автотрансформатора доступно практически любому пользователю без специальных знаний, но данный способ является неудобным ввиду необходимости ручной регулировки старта электродвигателя. В продаже можно встретить недорогие устройства плавного запуска, которые придется самостоятельно подключить к электроинструменту, не обладая глубокими познаниями в радиотехнике. Пример работы до и после софт стартера, а также его подключение показано на видео ниже:


Для мастеров, обладающих общими знаниями в электротехнике, и владеющих практическими навыками электромонтажа подойдет для собственноручного осуществления плавного запуска схема переключения «звезда-треугольник». Данные схемы, несмотря на их солидный возраст, широко распространены и успешно используются по сей день ввиду простоты и надежности. В зависимости от квалификации мастера в сети интернет можно найти схемы УПП для повторения своими руками.

Пример схемы относительно простого двухфазного УПП

Современные софт стартеры имеют внутри сложную электронную начинку из множества электронных деталей, работающих под управлением микропроцессора. Поэтому для изготовления аналогичного УПП своими руками по имеющимся в сети интернет схемам необходимо не только мастерство радиолюбителя, но и навыки программирования микроконтроллеров.

Устройство плавного пуска электродвигателя. Как это работает.

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.

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. 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.

Есть отличная альтернатива устройству плавного пуска. Стоимость отличается, но и функциональные возможности расширенные.

Преобразователь частоты – это решение задачи, когда требуется регулирование скорости электродвигателя и автоматизация работы технологичного оборудования через обратную связь посредством датчика. При помощи преобразователя Вы сможете решить более сложные и разносторонние вопросы по автоматизации электропривода.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Однофазное УПП TSG 2.2 230VAC для снижения пусковых токов при запуске двигателей, насосов, насосных станций.

Очень часто пользователи автономных генераторов электрической энергии сталкиваются с одной и той же проблемой, которую все описывают по-разному: «проседает» генератор, временно падает напряжение в сети, генератор глохнет во время пуска насосной станции и т.п. Если используемое оборудование исправно, то проблема, как правило, возникает при включении «мощных» механизмов, имеющих в своём составе асинхронный двигатель.

В бытовых насосных станциях чаще всего используются асинхронные двигатели. Соответственно в более производительные насосные станции устанавливаются более мощные электродвигатели.

Во избежание возникающих при пуске насосной станции процессов пагубных для механической и электрической части нужно использовать устройство плавного пуска (УПП), так называемый, софтстартер.

Чем более мощный электродвигатель приводит в действие насос, тем больший пусковой ток возникает при его запуске. Если поставить эксперимент и включать в сеть поочерёдно асинхронные двигатели и постоянно увеличивать их мощность, то можно заметить, что в момент пуска более мощных электродвигателей их влияние на параметры питающей сети растёт. Все более заметным становится падение напряжения в питающей сети, так лампы накаливания на мгновение светят менее ярко, чем обычно, лампы дневного света могут гаснуть и снова зажигаться, в чувствительной электронике может срабатывать защита от перепадов напряжения. Так на напряжение питающей сети оказывает действие пусковой ток асинхронного двигателя, который может превышать номинальный ток в 2-8 раз. Такие импульсные броски тока могут стать причиной выхода из строя другого оборудования, чувствительного к качеству питающего напряжения, и подключенного к той же фазе, что и двигатель.

В промышленности, где проблема пусковых токов стоит остро из-за использования мощных асинхронных двигателей давно используют различные методы, позволяющие уменьшить пусковые токи и нагрузку на всю энергосистему предприятия в целом. В бытовых условиях, обычно, доступно лишь однофазное напряжение, поэтому и асинхронные двигатели используются однофазные, их ещё называют конденсаторными.

Во избежание возникающих при пуске насосной станции процессов пагубных для механической и электрической части нужно использовать устройство плавного пуска (УПП), так называемый, софтстартер.

Устройства плавного пуска обеспечивают медленное увеличение напряжения, подаваемого на электродвигатель (насос) при его запуске, тем самым достигается плавный разгон электродвигателя и существенное снижение значений пускового тока и крутящего момента. На рисунке 1 представлены графики крутящего момента во времени, в зависимости от способа подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети питания (с использование УПП и без).

Рисунок 1 — графики изменения крутящего момента во времени, в зависимости от способа подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети питания.

Предлагаемые на рынке в огромном количестве устройства плавного пуска в большинстве своём рассчитаны на промышленность и, соответственно, на работу в трёхфазных сетях. Работать в однофазных сетях такие устройства не могут.

Но существует доступное решение – однофазное устройство плавного пуска TSG 2,2 230VAC, производимое австрийской фирмой TELE.

Устройство TSG 2,2 230VAC выполнено в промышленном компактном корпусе для монтажа на DIN-рейку, внешний вид устройства показан на рисунке 2:

Рисунок 2 – Внешний вид и габариты устройства плавного пуска TSG 2,2 230VAC
Техническая документация в формате pdf доступна по ссылке

Рисунок 3 – Схематичный вид лицевой панели устройства серии TSG

Устройство плавного пуска TSG активируется, когда переменное напряжение сети питания подаётся на выводы L1 и L3 (LED U ВКЛ). Напряжение на выходе Т1 увеличивается линейно в течение заданного времени до достижения максимального значения; на выходы T2 и T3 постоянно подаётся напряжение сети питания. Время, в течение которого происходит этот процесс можно плавно регулировать с помощью регулятора TON в диапазоне от 0 до 20 секунд. С увеличением напряжения увеличивается и момент вращения. Таким образом, происходит запуск двигателя с постоянным разгоном. По окончании цикла запуска, двигатель напрямую подключается к сети питания с помощью встроенного шунтирующего (байпас) контактора.

Принцип работы TSG 2,2 230VAC показан на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4 – Работа TSG 2,2 230VAC при положении регулятора Mon = 0

Рисунок 5 – Работа TSG 2,2 230VAC при не нулевом положении регулятора Mon

Примечательно, что данное устройство плавного пуска (УПП) разработано специально для пуска однофазных асинхронных электродвигателей, широко распространенных в быту. Рассмотрим подключение устройства TSG 2,2 230VAC на примере насосной станции с автоматическим включением по сигналу с датчика давления. Подключение схематически показано на рисунке 6. При использовании TSG 2,2 230VAC нет необходимости использовать дополнительное оборудование в цепи питания двигателя, шунтирующий контактор входит в состав устройства и находится внутри корпуса.

Рисунок 6 — Подключение однофазного асинхронного двигателя к устройству плавного пуска TSG 2,2 230VAC

Выбирая устройство плавного пуска обязательно нужно учитывать следующие параметры:

  1. Параметры питающей сети (номинальное напряжение и количество фаз);
  2. Номинальный ток электродвигателя должен быть меньше или равен номинальному току УПП;
  3. Пусковой ток электродвигателя не должен превышать максимально допустимого для УПП значения;
  4. Максимальное количество циклов запуска электродвигателя в час не должно превышать значения, указанного в паспортных данных УПП.

Технические характеристики TSG 2,2 230VAC и TSG 2,2 400VAC представлены в таблице ниже:

УПП уменьшает механическую нагрузку на двигатель при его запуске и снижает пусковые токи

Зелёный LED ВКЛ: индикация напряжения питания

Жёлтый LED (100%) ВКЛ: выходное напряжение 100%, активизирован встроенный шунтирующий контактор (БАЙПАСС)

Самозатухающий пластиковый корпус, IP рейтинг IP40

Установка на DIN-рейку TS 35 в соответствии с EN 50022

Установочная позиция: любая

Ударопрочное подключение в соответствии с VBG 4 (требуется PZ1), IP рейтинг IP20

Момент затяжки: макс. 0.5Nm

Размеры контактов цепи управления:

Часто задаваемые вопросы:

В: Чем отличаются устройства плавного пуска TSG 2,2 230VAC и TSG 2,2 400VAC?

О: Это два разных устройства, TSG 2,2 230VAC предназначено для запуска 1-фазных электродвигателей 220-230VAC мощностью до 1,3кВт, TSG 2,2 400VAC предназначено для пуска 3-фазных электродвигателей 380-400VAC (либо 2-фазных электродвигателей 380-400VAC) мощностью до 2,2кВт. Причём оба эти устройства осуществляют плавный пуск только по одной фазе, поэтому для 3-фазных электродвигателей мы рекомендуем использовать устройства плавного пуска серии MSG.

В: Какова схема включения УПП TSG 2,2 230VAC для однофазного двигателя

О: Устройства плавного пуска включается непосредственно в цепь питания электродвигателя. Сигнал управления, который ранее использовался для управления контактором, напрямую соединявшим цепь питания двигателя с сетью питания, теперь должен управлять активизацией УПП. Схема подключения приведена на рис. 6 и в инструкции на устройство.

В: Насколько часто можно производить запуск двигателя с УПП?

О: Стандартная величина циклов запуска для УПП серии TSG и MSG – 30 циклов в час (при средней нагрузке). Во время запуска происходит выделение тепла, поэтому требуется время на охлаждение устройства.

В: Для чего нужен регулятор Mon?

О: Регулятор Mon позволяет определить начальный момент вращения (начальное напряжение), с которого будет начат цикл плавного пуска, если Mon установлен в 0, то при осуществлении цикла запуска двигатель некоторое время будет оставаться неподвижным, опытным путём можно подобрать такое значение Mon, при котором двигатель сразу же будет начинать вращение и постепенно достигнет рабочего режима. Важно: увеличение начального пускового момента Mon увеличивает пусковой ток!

В: Для чего нужен регулятор Ton?

О: Регулятор Ton используется для задания времени, в течение которого будет производиться плавный пуск двигателя от Mon до 100% момента вращения (напряжения), по его окончании будет активизирован шунтирующий контактор. Важно: уменьшение времени запуска Ton увеличивает пусковой ток!

В: Что такое шунтирующий контактор?

О: Шунтирующий контактор (байпас-контактор) замыкает цепь питания электродвигателя напрямую от сети питания, в обход устройства плавного пуска, сразу после того, как цикл плавного запуска электродвигателя завершён. Устройства плавного пуска серии TSG и MSG имеют шунтирующий контактор в своём составе, таким образом, его не требуется приобретать дополнительно.

В: Можно ли запитать с выходов УПП другие бытовые приборы, кроме двигателя.

О: Устройство плавного пуска предназначено для плавного запуска электродвигателя, подключение других потребителей может привести к выходу из строя как потребителей, так и самого устройства.

В: Какие дополнительные аксессуары понадобятся для работы УПП серий TSG и MSG?

О: Дополнительные аксессуары для работы устройств плавного пуска данных серий не требуются.

Где купить?

Перейти к изделию в интернет-магазине: TSG 2,2 230VAC (490251)

Устройство и схема плавного пуска асинхронного электродвигателя

Плавный пуск асинхронного электродвигателя необходим для продления его срока эксплуатации и минимизации работ, связанных с устранением возможных поломок.

Необходимость плавного запуска

Для того чтобы обеспечить необходимую пусковую мощность, следует увеличить номинальную мощность питающей сети. По этой причине оборудование может значительно подорожать. Причем очевиден и перерасход электроэнергии.

Одним из недостатков асинхронного электродвигателя является большой ток пуска. Он превышает номинальный в 5 — 10 раз. Ток с большими бросками может также возникнуть при торможении двигателя или при его реверсе. Это ведет к нагреву обмоток статора, а также слишком больших электродинамических усилий в частях статора и ротора.

Если вследствие возникшей аварийной ситуации двигатель перегрелся и вышел из строя всегда рассматривается возможность его ремонта. Но после перегрева параметры трансформаторной стали изменяются. Отремонтированный электродвигатель обладает номинальной мощностью на 30% меньшей, чем у него была ранее.

Для того чтобы ток ограничить используют пусковые реакторы, автотрансформаторы, резисторы и устройства плавного пуска двигателей — софт-стартеры.

Прямой запуск

В электросхеме прямого пуска машина непосредственно подключена к сетевому напряжению питания.

На схеме выше показана характеристика пускового тока при прямом старте. При таком подключении повышение температуры в обмотках машины минимальное.

Подключение осуществляется с помощью контактора (пускателя). В схеме применяется реле перегрузки для защиты электродвигателя. Однако такой метод применим, когда нет ограничений по току.

Во время старта машины пусковой момент ограничивают, чтобы сгладить резкий рывок, вследствие которого могут выйти из строя механические части привода и подсоединенные механизмы.

По этой причине производители крупных электродвигателей запрещают их прямой пуск.

Подключение «звезда-треугольник»

Одним из основных способов запуска машины является электросхема «звезда-треугольник». Такой старт возможен, для двигателей, у которых все начала и концы обмоток выведены.

Управление стартом по этой схеме состоит из трех контакторов, реле перегрузки и реле времени, управляющим контакторами.

Первоначально коммутация с сетью происходит по схеме «звезда». Контакторы К1 и К3 замкнуты. Затем, через определенное время, обмотки переключаются автоматически на схему «треугольник». Контакты К3 размыкаются, а контакты К2, наоборот, замыкаются. Реле времени в электросхеме служит для управления их переключением. На нем выставляется время разгона двигателя. При этом пусковые токи существенно снижаются.

Такой способ эффективен, но применяется он не всегда.

Старт через автотрансформатор

Этот способ применяется с использованием в электросхеме автотрансформатора, который соединен с машиной последовательно. Он служит для того, чтобы запуск произошел при пониженном на 50 — 80% от номинального напряжении. Вследствие этого пусковой ток и вращающий пусковой момент уменьшатся. Временной интервал переключения от пониженного напряжения к полному корректируется.

Однако здесь есть и недостаток. В процессе работы машина переключается на сетевое напряжение, что приводит к резкому скачку тока.

Устройства плавного пуска

В условиях плавного старта асинхронной машины с использованием в электросхеме силового блока тиристоров подается ток несинусоидальной формы. Ускорение и торможение происходят за короткий промежуток времени. Многие собирают устройство плавного пуска своими руками. Это намного снижает его цену.

В этой схеме тиристоры подключены в цепи параллельно по встречному принципу. К общему электроду поступает управляющее напряжение. Такое устройство принято называть симистором. В случае трехфазной системы он присутствует в каждом проводе.

Для того чтобы отвести тепло, выделяемое при нагревании полупроводников, применяются радиаторы. Габариты, вес и цена устройств при этом возрастает.

Существует и другой вариант для решения проблемы нагрева. В схему подключают шунтирующий контакт. После старта контакты замыкаются. В этом случае возникает параллельная цепь, сопротивление которой меньше сопротивления полупроводников. А ток, как известно, выбирает путь наименьшего сопротивления. Пока происходит этот процесс, симисторы остывают. Пример такого подключения приведен ниже на рисунке.

Типы устройств плавного старта

Их можно разделить на четыре категории.

  • Регулирующие пусковой момент. Принцип действия их таков, что они осуществляют контроль одной фазы. Но при контроле плавного старта не снижают пусковые токи. Поэтому спектр применения их ограничен.
  • Регулирующие напряжение с отсутствием сигнала обратной связи. Работают они по заданной программе и являются одними из самых распространенных в использовании.
  • Регулирующие напряжение с сигналом обратной связи. Их принцип действия — способность менять напряжение и регулировать величину тока в заданном диапазоне.
  • Регулирующие ток с наличием сигнала обратной связи. Являются самыми современными из всех устройств подобного типа. Обеспечивают наибольшую точность управления.

Софт-стартеры

Современные устройства плавного пуска выполнены, на микропроцессорах. И это существенно увеличивает их функциональные возможности по сравнению с аналоговыми. Эти устройства называют софт-стартерами. Они увеличивают срок службы исполнительных механизмов и самих электродвигателей.

С ними старт электродвигателя происходит с постепенным увеличением напряжения. Кроме этого, регулируется время разгона и время его торможения. Для того чтобы пониженное начальное напряжение не могло в электросхеме значительно снизить пусковой момент, его устанавливают в диапазоне 30 — 60% от номинального.

Плавная регулировка напряжения дает возможность плавного ускорения двигателя до номинальной скорости.

Необходимо отметить, что с применением софт-стартеров уменьшилось количество реле и контакторов в электрической цепи. Само по себе устройство софт-стартеров не является сложным. Они просты в монтаже и эксплуатации. Электросхема подключения показана на рисунке справа.

Однако существует ряд особенностей, которые обязательно следует учитывать при их выборе.

  • Первое — это обязательный учет тока асинхронной машины. Поэтому выбор софт-стартера необходимо осуществлять учитывая полный ток нагрузки, не превышающий тока предельной нагрузки самого устройства,
  • Второе — максимальное число стартов в час. Как правило, оно ограничено софт-стартером. Число запусков в час самой машины не должно превышать этот параметр,
  • Третье — это напряжение самой электрической сети. Оно должно соответствовать паспортному значению устройства. Несоответствие может привести к его поломке.

Устройства плавного пуска

Снято с производства

Дополнительный модуль используется как заглушка при отдельной установке устройств плавного пуска S811+

Более подробную информацию о данной позиции Вы можете узнать .

Снято с производства

Тунельные зажимы используются для подключения кабеля к устройствам плавного пуска S811+ типаразмера V без необходимости обжимки кабельным наконечником. С помощью данного комплекта .

Устройство предназначено для минимизация пускового тока (защита от просадки напряжения) и избежание гидроудара.

Продукция снята с производства

Устройство плавного пуска дает возможность медленного регулирования электрического тока устройства подключены в качестве нагрузки, в момент подачи напряжения питания и регулирования мощности в .

Устройство предназначено для минимизация .

Устройства плавного пуска серии PR5200 являются интеллектуальными устройствами плавного пуска, основанными на самых современных теориях управления электродвигателями, фирменной технологии защиты и передовых .

Снято с производства

Ограничитель перенапряжения защищает устройство плавного пуска S811+ от выхода из строя в следствии повышения сетевого напряжения выше 690В

Более подробную информацию .

Снято с производства

Ограничитель перенапряжения защищает устройство плавного пуска S811+ от выхода из строя в следствии повышения сетевого напряжения выше 600В

Более подробную информацию .

Устройство предназначено для минимизация пускового тока (защита от просадки напряжения) и избежание гидроудара.

Устройство медленного пуска трехфазный 9кВт (7.5 кВА), напряжение .

Снято с производства

Вентилятор используется с устройствами плавного пуска S811+ для дополнительного охлаждения встроенного радиатора, в случаях, когда в нормальном режиме работы УПП перегревается .

Страницы

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • +5
  • +10
  • +25
  • 38
  • следующая ›

Устройства плавного пуска

Быстрый переход по статьи:

Механические устройства плавного пуска — тормоза, гидравлические муфты и прочее. Такие устройства физически тормозят двигатель на старте, тем самым не позволяя ему быстро набирать обороты.

Принцип действия устройства плавного пуска

Электрические устройства плавного пуска — изменяют питание двигателя и бывают нескольких видов в зависимости от схемы запуска:

  • «Звезда-треугольник» — принцип основан на подключении трех катушек с использованием реостата, вначале сопротивление максимальное, но по ходу набора оборотов двигателя оно падает
  • Плавный пуск электродвигателя с изменением тока и напряжения – в этой схеме изменения достигаются, например, за счет реостата или автотрансформатора. Но наиболее успешные решения — это применение семисторных схем.

Семисторные устройства плавного пуска:

Плавный пуск асинхронного электродвигателя: реализация

Семисторы — это сверхбыстрые электрические ключи, которые могут за счет быстрого включения (пропускают через себя ток) и выключения (ничего не пропускают) формировать выходное напряжение уже с другой частотой (квазисинусоиду).

В начале разгона двигателя, напряжение на выходе устройства плавного пуска имеет низкую частоту. Далее частота увеличивается, согласно выбранным настройкам разгона. А так как обороты двигателя напрямую зависят от питающей частоты, это позволяет производить плавный набор скорости вращения электродвигателя.

При останове все происходит так же, только в обратную сторону.

Три наиболее распространенные схемы устройства плавного пуска.

Схема устройства плавного пуска для однофазного асинхронного электродвигателя. Она основана на двух семисторах, установленных на встречу друг другу.

Такая схема может еще применяться и для плавного пуска асинхронного двигателя от трех фаз, когда достаточно модулировать только одну фазу. Например, при легком пуске, и мощность двигателя — несколько киловатт .

Вторая схема — это модуляция по двум фазам. Она применяется, когда мощность у двигателя уже большая (до нескольких сот киловатт ), но ограничения по току обеспечивать нет необходимости.

Основной плюс такой схемы — плавный пуск электродвигателя, который обходится дешевле, чем полноценная трехфазная модуляция.

Последняя схема — это полноценное трехфазное модулирование. Из плюсов — возможность контроля над пусковыми токами, наиболее качественный плавный пуск асинхронного электродвигателя и остановка. Из минусов — цена, т. к. на всех трех фазах установлены семисторы, а они — наиболее дорогая деталь устройства плавного пуска .

Выше мы ознакомились с основными принципами работы устройств плавного пуска. Самостоятельно подобрать необходимое Вам устройство можно в разделе устройства плавного пуска

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector