Устройство плавного пуска электродвигателей: Принцип работы устройства плавного пуска

Промышленная группа Прогрессия — УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ УПВД

• ПРОДУКЦИЯ
• Энергетическое оборудование
• Высоковольтное УПП

Краткие технические характеристики устройства плавного пуска

Наименование	Ед. изм.	Значение
Напряжение входное	кВ	6(10)±15%
Напряжение выходное	кВ	0÷6(10)
Максимальный ток	А	До 1 400
Мощность электродвигателя	МВт	До 8
Напряжение питания цепей управления	В	380

Назначение

Устройство плавного пуска электродвигателя – комплектное электротехническое изделие, которое предназначено для оптимизации и автоматизации процесса пуска двигателя переменного тока.

Основная проблема при пуске любого электродвигателя – динамические перегрузки по току и моменту, наличие которых может приводить к износу механической и электрической частей машины, к просадке напряжения питающей сети, иногда даже к срезу вала. Как правило, подобные проблемы актуальны для электрических машин большой мощности, работающих на высоком напряжении. Именно в таких случаях находят применение высоковольтные устройства плавного пуска.

Принцип действия

Основой устройства плавного пуска двигателя является несколько встречно-параллельных групп тиристоров (число групп определяется числом фаз машины). Управление вентилями осуществляется при помощи микропроцессорного блока управления, который формирует необходимую последовательность открытия тиристоров. Величина результирующего напряжения, подаваемого на обмотку статора электродвигателя, определяется углом открытия тиристоров, то есть временем между прохождением синусоиды питающего напряжения через нуль и подачей импульса на управляющий электрод тиристора. Таким образом, плавно изменяя угол открытия, устройство также плавно изменяет напряжение на статоре, что способствует плавному нарастанию скорости двигателя и препятствует скачкам тока статорной цепи.

Комплектация

УПВД  может поставляться в различной комплектации, исходя из конкретных особенностей реализации проекта. Может включать в себя входную ячейку, обводной контактор или размыкатель, устрой­ство выбора электродвигателя и ячейки коммутации.

Синхронные и асинхронные двигатели

УПВД  позволяет производить запуск как асинхронных машин, так и синхронных с разгоном до подсинхронной скорости и последу­ющим автоматическим включением стойки возбуждения. Также воз­можен запуск электрических машин, оборудованных вращающимся выпрямителем.

Режимы пуска

В устройстве УПВД реализованы следующие алгоритмы запу­ска электрической машины:

• пуск по времени;
• пуск с ограничением и стабилизацией тока;
• пуск с контролем достижения момента критического скольжения.

 

Для запуска электрических машин с большими приводными массами и наличием резонансных частот реализован режим быстрого прохода установленных частот вращения электродвигателя.

Пуск нескольких электродвигателей

Устройство плавного пуска может поставляться в многодвигательной конфигурации. Для этого УПВД  комплектуется блоком управ­ления ячейками КСО и соответствующим количеством ячеек. В этой конфигурации при помощи одного плавного пуска возможен последо­вательный запуск восьми электродвигателей. Пуск каждого электродвигате­ля осуществляется по индивидуальной программе со своими параме­трами.

Встроенные защиты

В УПВД  реализованы следующие защиты, обеспечивающие безотказную и безопасную эксплуатацию:

• по неполнофазному режиму;
• по превышению тока во время пуска;
• по отказу тиристорных ключей;
• по перегреву тиристорных ключей.

Высокая заводская готовность

УПВД  поставляется в состоянии высокой заводской готовности. Оборудование плавного пуска может быть полностью смонтировано в модульном здании и не потребует больших временных затрат на уста­новку, монтаж и подключение.

Проектные и монтажные работы

Специалисты нашей компании выполнят весь спектр необходимых работ: помогут в подготовке технико-экономического обоснования, проведут проектные работы, подготовят данные для получения тех­нических условий на подключение к электрическим сетям, исполнят шефмонтажные и пусконаладочные работы.

Внимание! Для того, чтобы получить дополнительную информацию, узнать актуальную цену или условия поставки, нажмите ссылку «Отправить сообщение».

Внимание!

Для того, чтобы получить дополнительную информацию, узнать актуальную цену или условия поставки используйте форму связи

Ваше имя

Телефон для связи

Электронная почта

Текст сообщения

Даю согласие на обработку персональных данных

Устройство плавного пуска SSI-7.

5/15-04 Устройство плавного пуска SSI-7.5/15-04

Устройство плавного пуска SSI-7.5/15-04

• Описание

• Номинальная мощность 11 – 55 кВт
• Высота оси вращения 160 – 250 мм (IEC)
• Материал корпуса чугун
• Число полюсов 4 – 6
• Напряжение Все общеиспользуемые напряжения
• Частота 50 или 60 Гц
• Степень защиты IP 55

Устройства плавного пуска серии SSI – защита любых асинхронных двигателей в различных применениях.

Устройства плавного пуска серии SSI предназначены для плавного запуска асинхронных короткозамкнутых электродвигателей путем постепенного повышения напряжения на статоре двигателя.

Устройства плавного пуска серии SSI снабжены силовыми тиристорными модулями в каждой фазе, включенными по встречно — параллельной схеме, что обеспечивает управление всеми тремя фазами на протяжении полного периода пуска и останова двигателя.

Устройства плавного пуска INSTART применяются в различных областях промышленности, везде, где необходим контролируемый пуск и останов двигателя. Данные устройства могут использоваться как в легких, так и в тяжелых условиях пуска

Использование устройств плавного пуска INSTART серии SSI

позволит снизить нагрузку на сеть, уменьшить пусковые токи, устранить рывки в механической части привода или гидравлические удары в трубах и задвижках в момент пуска и останова электродвигателей. Тем самым данное устройство повышает срок службы двигателей, уменьшает износ механических деталей приводов, обеспечивает надежность и безопасность работы.

Какую серию выбрать SSI или SBI?

серия SSI

Стандартная серия общего применения со внешнем обводным контактором (не входит в комплект поставки)

Диапазон мощности:
5. 5 — 600 кВт

УПП серии SSI предпочтительнее в случаях:

• Если УПП подключается к электродвигателю, который был установлен ранее и до это запускался прямым пуском. В этом случае задействуется имеющийся контактор.
• Если необходимо реализовать возможность как плавного пуска электродвигателя (с использованием УПП), так и прямого пуска двигателя, через контактор.
• Если необходимо реализовать плавного пуска электродвигателя мощность более 75 кВт.

серия SBI

Стандартная серия общего применения со встроенным обводным контактором

Диапазон мощности:
7.5 — 75 кВт

УПП серии SBI предпочтительнее в случаях:

• Если серия производится первичное подключение электродвигателя с нуля. В этом случае наличие встроенного обводного контактора максимально упростит процесс подключения.
• Если габариты являются критически важным параметром. Использование УПП со встроенным обводным контактором позволяет минимизировать требуемые габаритные размеры.

Преимущества устройств плавного пуска INSTART серии SSI

ВОЗМОЖНОСТИ

• Простота настройки
• Выбор оптимального режима пуска для любого типа нагрузки
• Тиристорное управление
• Надежная защита двигателя
• Встроен MODBUS RTU

Усовершенствованная система ЗАЩИТНЫХ ФУНКЦИЙ

• 5 классов защиты по 10 параметрам
• Наличие дополнительных защитных функций устройства плавного пуска INSTART серии SSI обеспечивает бесперебойность вашего производственного процесса.

Оптимальная совокупность БАЗОВЫХ ФУНКЦИЙ

• Контролируемый запуск электродвигателя в 6 режимах
• Контролируемый останов электродвигателя в 2 режимах
• Электронная защита электродвигателя, как в процессе запуска, так и при работе в байпасном режиме
• Электронная защита самого устройства плавного пуска

Система обозначения

Схема подключения устройств плавного пуска

Масса-габаритные характеристики устройств плавного пуска

Масса-габаритные характеристики устройств плавного пуска могут отличаться в зависимости от партии выпуска.

 

Руководство: Устройства плавного пуска электродвигателей

Правильный пуск — первый шаг к успеху. При разработке приложения всегда стоит учитывать, что именно происходит при запуске электродвигателя. Устройство плавного пуска обеспечивает лучший пуск, тем самым избегая скачков напряжения и резких движений. Устройства плавного пуска также позволяют приложениям иметь плавный останов.

Введение в устройства плавного пуска

Электрические устройства плавного пуска работают, посылая напряжение через ряд соединенных полупроводников. Во время плавного пуска эти компоненты можно настроить таким образом, чтобы постепенно пропускать увеличивающийся ток. Обратив процесс вспять, можно постепенно снижать напряжение, в конечном итоге приводя двигатель к плавной остановке.

Устройство плавного пуска использует два основных параметра: ограничение напряжения и управление временем пуска. Регулировка этих факторов в соответствии с вашими требованиями к пусковому моменту позволяет избежать пиков пускового тока при запуске двигателя и снизить механическую нагрузку на двигатель и подключенное к нему оборудование.

Преимущества использования устройства плавного пуска

Основные преимущества использования устройства плавного пуска:

Лучшее управление приложениями
Во многих случаях внезапный неконтролируемый запуск и остановка могут вызвать проблемы. Это напр. случай с насосами, где внезапные остановки приводят к гидравлическим ударам, что приводит к износу трубопроводов. Такие приложения, как центробежные вентиляторы и охлаждающие компрессоры, также выигрывают от плавного пуска, поскольку он снижает первоначальную нагрузку на систему и тем самым продлевает срок службы приложения.

Предотвращение пиков мощности
Как при прямом пуске, так и при пуске по схеме «звезда-треугольник» разгон двигателя до полной скорости и крутящего момента часто приводит к возникновению пикового тока, который может более чем в 10 раз превышать номинальный ток двигателя. У многих поставщиков энергии есть требования, которые ограничивают такие пики тока, поскольку они могут вызвать падение напряжения в сети питания и трансформаторе. Это также относится к морским приложениям с питанием от генератора, где непреднамеренные пики тока увеличивают риск неисправности.

Важные соображения при выборе устройства плавного пуска

Выбор устройства плавного пуска зависит от следующих критериев:

• Тип применения и использование
• Номинальная мощность и ток двигателя
• Коэффициент загрузки приложения

Важно найти правильный баланс между снижением напряжения и потребностью в крутящем моменте, так как слишком сильное ограничение тока препятствует запуску двигателя, а недостаточное ограничение лишает смысла даже использование устройства плавного пуска.

Также имеет значение количество пусков, необходимое в течение заданного периода. Устройство плавного пуска выделяет значительное количество тепла во время работы, поэтому существует естественный предел того, сколько раз двигатель можно останавливать и запускать при нормальной эксплуатации. Если требуются частые пуски и остановы в час, может потребоваться увеличить размер и мощность устройства плавного пуска относительно номинальной мощности двигателя.

Рекомендуется установка байпасных и сетевых контакторов. Байпасный контактор устанавливается параллельно устройству плавного пуска для отвода питания, когда двигатель достигает рабочей скорости. Это снижает потери энергии и продлевает срок службы устройства плавного пуска. Сетевой контактор устанавливается последовательно с устройством плавного пуска для безопасного отключения питания устройства плавного пуска. Если устройство плавного пуска имеет встроенный обходной переключатель, внешний обходной контактор не требуется.

Всегда следует учитывать тип приложения и среду, например. выбор устройства плавного пуска, предназначенного для использования в морских условиях, на больших высотах или в опасных условиях.

Устройства плавного пуска для различных применений

Использование устройств плавного пуска может иметь значение для многих различных типов приложений в различных отраслях и рынках.

Промышленное применение
Для центробежных насосов и других промышленных насосов можно использовать устройство плавного пуска для снижения крутящего момента двигателя во время пусковой последовательности. Выполнение плавной остановки путем медленного уменьшения тока является эффективным способом предотвращения гидравлического удара.

Конвейерные ленты с легкими или хрупкими грузами выигрывают от плавного пуска и остановки, которые предотвращают толчки материала и чрезмерный износ редукторов и муфт. Кроме того, он может предотвратить проскальзывание ремней в устройствах с ременным приводом.

Для компрессоров устройство плавного пуска обеспечивает лучшие пусковые характеристики, особенно для винтовых компрессоров, где крутящий момент нагрузки увеличивается с увеличением скорости.

Морские установки
Устройства плавного пуска используются в различных морских установках, включая насосы балластной воды, грузовые насосы и скрубберные насосы. Возможность устранения пиков пускового тока полезна для использования генератора, поскольку предотвращает перегрузку генератора.

Системы HVAC
Для центробежных вентиляторов устройства плавного пуска могут помочь снизить пусковой момент, чтобы предотвратить проскальзывание ремня и предотвратить падение напряжения из-за высоких пусковых токов. Поскольку многие крупные промышленные вентиляторы приводятся в действие относительно мощными двигателями, установленными на маховике, они обычно требуют тяжелого пуска. Для преодоления начальной инерции рекомендуется выбрать устройство плавного пуска большего размера, чем размер двигателя.

Применение в нефтегазовой отрасли
В морской нефтегазовой отрасли устройства плавного пуска часто используются для грузовых насосов и компрессоров, которые требуют плавного пуска и остановки, но в остальном работают на полной скорости.

Все о устройствах плавного пуска двигателей

Как вы можете защитить и усовершенствовать свои электродвигатели?

Двигатели переменного и постоянного тока — бесценные машины, создающие движение с помощью электричества, но они склонны к поломке при неправильном использовании. Эта частота отказов увеличивается, если двигатель изначально потребляет большой ток, который может повредить как его катушки, так и его проводку. Пускатели двигателей с плавным пуском являются полезным инструментом для предотвращения таких повреждений, а также для повышения эффективности системы двигателя за счет регулирования этого броска тока. Эти устройства необходимы для некоторых основных приложений, поэтому эта статья поможет читателям понять, что такое устройства плавного пуска, как они работают и как используются в реальных системах.

Что такое устройства плавного пуска?

Устройства плавного пуска — это электрические устройства, подключаемые между источником питания и двигателем и регулирующие величину тока, подаваемого на двигатель. Устройства плавного пуска используются с любым двигателем, который изначально потребляет избыточный ток, также известный как имеющий большой «пусковой ток». Название «мягкий пуск» обычно относится к электронным твердотельным накопителям, что просто означает привод, в котором используются полупроводники. Чтобы узнать о других типах стартеров, не стесняйтесь читать нашу статью о стартерах двигателей.

Как объяснялось в нашей статье об асинхронных двигателях, типичные двигатели переменного тока изначально потребляют от двух до семи раз больше своего номинального тока, поскольку требуется много энергии, чтобы разогнать эти машины до полной скорости из состояния покоя. Этот всплеск мощности может в лучшем случае добавить в систему нежелательные рывки, а в худшем — повредить катушки двигателя и его проводку. Чтобы этого не произошло, устройство плавного пуска предотвратит такой бросок и заведет двигатель «мягко»; другими словами, они снижают начальный ток, чтобы двигатель разогнался до полной скорости без избыточного тока. Они похожи на частотно-регулируемые приводы (ЧРП), но могут изменять только ток, а не скорость (подробнее о ЧРП читайте в нашей статье о контроллерах двигателей переменного тока). Хотя устройства плавного пуска не могут изменить скорость двигателя, они повышают как эффективность, так и безопасность при использовании. Устройства плавного пуска популярны в системах с высокой инерцией, которые необходимо постепенно доводить до полной скорости.

Как работают устройства плавного пуска?

Достижения в технологиях на основе кремния позволили электрическим полупроводниковым устройствам плавного пуска произвести большой фурор на рынке. Чтобы уменьшить бросок тока и разогнать до полной скорости, в полупроводниковых устройствах плавного пуска обычно используются компоненты, известные как тиристоры или кремниевые выпрямители (см. рис. 1 ниже):

Рис. 1: Типичное обозначение схемы для тиристоров/тиристоров.

Эти компоненты уменьшают поступающее на двигатель напряжение и позволяют операторам поддерживать постоянное напряжение до тех пор, пока не будет достигнута полная скорость. Они обычно используются в виде трех пар (или TRIACS) для учета каждой фазы двигателя, поскольку трехфазные двигатели обычно требуют плавного пуска (см. рис. 2 ниже):

Рис. 2. Типичное полупроводниковое устройство плавного пуска, в котором используются три пары тиристоров (TRIAC) для снижения напряжения на двигателе.

Обратите внимание на контакты над двигателем, которые изначально разъединены.

Изображение предоставлено: https://www.ee.co.za/article/choosing-variable-frequency-drive-soft-starter-needs.html

 

При запуске каждая фаза проходит через каждый TRIAC, прежде чем попасть на двигатель. Тиристоры уменьшат напряжение (и, следовательно, ток) и позволят ослабленному сигналу пройти к двигателю. Ток контролируется до тех пор, пока двигатель не достигнет полной скорости, после чего тиристоры шунтируются путем прямого подключения двигателя к источнику питания через контакты (также известное как питание двигателя «через линию»).

Кривые крутящий момент-скорость и текущая скорость для линейных двигателей по сравнению с двигателями с плавным пуском можно увидеть ниже на рисунках 3 и 4, и они помогают визуализировать эффект использования этих машин на выходе:

 

Рис. 3 и 4: Сравнение кривых крутящий момент-скорость/ток-скорость для двигателей с питанием от полного напряжения и устройств плавного пуска.

Зеленая часть на кривой текущей скорости показывает, где обе текущие кривые перекрываются.

 

Из этих графиков видно, что устройства плавного пуска не только выравнивают ток при запуске, но и контролируют крутящий момент двигателя. Устройства плавного пуска обеспечивают надежный и постоянный крутящий момент на номинальных скоростях, и, хотя они не обеспечивают такой хороший пусковой момент, как обычные двигатели, они снижают колебания и обеспечивают стабильную и более безопасную мощность.

Технические характеристики устройства плавного пуска

В этом разделе подробно описаны некоторые общие характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе устройства плавного пуска для вашего приложения. Обратите внимание, что в этом списке представлены только наиболее распространенные характеристики для всех устройств плавного пуска, но существуют и другие характеристики, основанные на конкретных моделях и функциях.

Тип нагрузки

Устройства плавного пуска

чаще всего используются в сочетании с трехфазными двигателями, так как эти двигатели переменного тока имеют высокие пусковые токи и крутящий момент. Важно знать, какой тип нагрузки (двигатель и его применение) будет использоваться с точки зрения силы тока (ампер) и мощности (кВт или л.с.), так как выбранное устройство плавного пуска должно иметь совместимую конструкцию.

Номинальное рабочее напряжение

Каков диапазон напряжения для устройства плавного пуска и насколько напряжение может отклоняться от этого диапазона? Например, устройство плавного пуска может иметь рабочий диапазон 230/400 В с допустимым отклонением ±10 %. Знание этих значений не только поможет предотвратить недостаточную или чрезмерную мощность двигателя, но также повлияет на то, как питается сам стартер.

Элементы безопасности

Большинство устройств плавного пуска оснащены механизмами байпаса, которые закорачивают цепь пускателя до полного напряжения на заданных скоростях. При длительном использовании важно иметь функции безопасности, которые предотвратят повреждение цепи при коротком замыкании, такие как реле защиты от тепловой перегрузки для перегрузки по току и перенапряжению. Также знание максимального дисбаланса между фазами поможет сохранить систему в пределах рабочих параметров. Наконец, наличие какого-либо журнала данных для записи записей о неисправностях также может помочь в устранении неполадок во время обслуживания.

Крепление, корпус и размеры

Способ монтажа устройств плавного пуска важен, так как их способность к охлаждению зависит от их ориентации. Большинство устройств плавного пуска поставляются с рекомендациями относительно того, как и где следует устанавливать устройство пуска (например, вертикально и на плоской поверхности), а также с максимальным вертикальным уклоном для предотвращения накопления тепла. Размеры также важны, так как должно быть достаточно места для устройства плавного пуска, а также достаточно места для его охлаждения.

Применение и критерии выбора

Устройства плавного пуска

лучше всего использовать в приложениях, требующих медленного запуска, но мощного двигателя. Они обычно используются в таких приложениях, как строительные воздушные фильтры, где двигатель должен приводить в действие большой вентилятор. Если бы в этом случае устройство плавного пуска не использовалось, вентилятор запускался бы на высоких скоростях и снижал бы эффективность фильтрации, а также потенциально мог повредить двигатель из-за работы с высокой инерционной нагрузкой. Точно так же устройства плавного пуска находят применение в системах водоснабжения, где вода должна медленно перекачиваться, чтобы предотвратить повышение давления. Наконец, конвейерные системы выигрывают от устройств плавного пуска, поскольку они должны разгонять предметы из состояния покоя без рывков, иначе есть риск падения предметов с ленты. Устройства плавного пуска также являются популярной модернизацией старых пускателей с пониженным напряжением, поскольку они более управляемы, программируемы и эффективны.

Устройства плавного пуска

обеспечивают плавное бесступенчатое ускорение потребляющих ток двигателей, которые в противном случае могут вызвать перегрузку их энергосистем. Используйте приведенные выше спецификации и поговорите со своим поставщиком, чтобы получить наилучшие шансы найти подходящее устройство плавного пуска для работы. Эти машины, хотя и более дорогие, чем другие стартеры, значительно улучшат эффективность и безопасность любой системы, в которой они развернуты. Устройства плавного пуска дают операторам больший контроль, снижают риск повреждения и повышают эффективность, поэтому их первоначальная стоимость окупится в течение периода эксплуатации. Любые приложения с высокой инерционной нагрузкой и большим пусковым током должны серьезно рассмотреть возможность использования устройства плавного пуска, иначе они рискуют непреднамеренными движениями, сбоями и ненужными задержками.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое устройства плавного пуска и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.motioncontroltips.