Устройство плавного пуска однофазного электродвигателя: Однофазное УПП TSG 2.2 230VAC для снижения пусковых токов при запуске двигателей, насосов, насосных станций.

Плавный пуск однофазного асинхронного двигателя – АвтоТоп

Плавный пуск получил широкое применение в безопасном запуске электродвигателей. Во время запуска двигателя происходит превышение номинального тока (Iн) в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение эксплуатационного периода мотора, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно из-за этой причины и рекомендуется сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками, где он не предусмотрен.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы, имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров, выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

1. Плавное увеличение нагрузки.
2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ фирмы «Интерскол». Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

В рубрике «Общее» рассмотрим способы запуска трехфазных асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. В настоящее время используются различные способы запуска асинхронных двигателей. При запуске двигателя должны удовлетворяться основные требования. Запуск должен происходить без применения сложных пусковых устройств. Пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи как можно меньше. Современные электродвигатели являются энерго-эффективными двигателями и имеют более высокие пусковые токи, что заставляет уделять большее внимание их способам запуска. При подаче на двигатель напряжения питания возникает скачок тока, который называют пусковым током.

Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5 – 7 раз, но действие его кратковременное. После того как двигатель вышел на номинальные обороты, ток падает до минимального. В соответствии с местными нормами и правилами, для снижения пусковых токов, и используются разные способы запуска асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. Вместе с этим необходимо уделять внимание и стабилизации напряжения сетевого питания. Говоря о способах запуска, которые уменьшают пусковой ток, следует отметить, что период запуска не должен быть слишком долгим. Слишком продолжительные периоды запуска могут вызвать перегрев обмоток.

Прямой запуск

Самый простой и наиболее часто применяемый способ запуска асинхронных двигателей – это прямой пуск. Прямой пуск означает, что электродвигатель запускается прямым подключением к сетевому напряжению питания. Прямой пуск применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насоса. На (Рис.1) приведена схема прямого пуска асинхронного двигателя.

Подключение двигателя в электрическую сеть происходит при помощи контактора (пускателя). Реле перегрузки необходимо для защиты двигателя в процессе эксплуатации от перегрузки по току. Двигатели малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при прямом подключении обмоток статора к сетевому питанию пусковые токи, возникающие при запуске, не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры на двигатель, с точки зрения механической и термической прочности. Переходной процесс в момент запуска характеризуется очень быстрым затуханием свободного тока, что позволяет пренебречь этим током и учитывать только установившееся значение тока переходного процесса. На графике (Рис. 1) приведена характеристика пускового тока при прямом запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором.

Прямой запуск от сети питания является самым простым, дешёвым и наиболее часто применяемым способом запуска. При таком запуске происходит наименьшее повышение температуры в обмотках электродвигателя во время включения по сравнению со всеми остальными способами запуска. Если нет жестких ограничений по току, то такой метод запуска является наиболее предпочтительным. В разных странах действуют различные правила и нормы по ограничению максимального пускового тока. В таких случаях, необходимо использовать другие способы запуска.

Для небольших электродвигателей пусковой момент будет составлять от 150% до 300% от номинального момента, а пусковой ток будет составлять от 300% до 700% от номинального значения или даже выше.

Запуск «звезда – треугольник»

Запуск переключением «звезда – треугольник» используется для трёхфазных индукционных электродвигателей и применяется для снижения пускового тока. Следует отметить, что запуск переключением «звезда – треугольник» возможен только в тех двигателей, у которых выведены начала и концы всех трех обмоток. Пульт для запуска «звезда – треугольник» состоит и следующих комплектующих, трех контакторов (пускателей), реле перегрузки по току и реле времени, управляющего переключением пускателей. Чтобы можно было использовать этот способ запуска, обмотки статора электродвигателя, соединенные по схеме «треугольник», должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. Обычно электродвигатели рассчитаны на напряжение 400 В при соединении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при соединении по схеме «звезда» (Y). Такая унифицированная схема соединения может быть также использована для пуска электродвигателя при более низком напряжении. Схема запуска переключением «звезда – треугольник» показана на (Рис. 2)

Пуск звезда треугольник

В момент пуска электропитание к обмоткам статора подключено по схеме «звезда» (Y) Замкнуты контакторы К1 и К3. По истечении определённого периода времени, зависящего от мощности двигателя и времени разгона, происходит переключение на режим запуска «треугольник» (∆). При этом контакты пускателя K3 размыкаются, а контакты пускателя K2 замыкаются. Управляет переключением контактов пускателей K3 и K2 реле времени. На реле выставляется время, в течение которого происходит разгон двигателя. В режиме запуска «звезда – треугольник» напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в корень из трех раз, что приводит к уменьшению фазных токов тоже в корень из трех раз, а линейных токов в 3 раза. Соединение по схеме «звезда – треугольник» дает более низкий пусковой ток, составляющий всего одну треть тока при прямом запуске. Запуск «звезда – треугольник» особенно хорошо подходят для инерционных систем, когда происходит «подхватывание» нагрузки после того, как произошел разгон двигателя.

Запуск «звезда – треугольник» также понижает и пусковой момент, приблизительно на треть. Данный метод можно использовать только для индукционных электродвигателей, которые имеют подключение к напряжению питания по схеме «треугольник». Если переключение «звезда – треугольник» происходит при недостаточном разгоне, то это может вызвать сверхток, который достигает почти такого же значения, что и ток при «прямом» запуске. За время переключения из режима «звезда» в «треугольник» двигатель очень быстро теряет скорость вращения, для ее восстановления необходим мощный импульс тока. Скачок тока может стать ещё больше, так как на время переключения двигатель остается без сетевого напряжения.

Запуск через автотрансформатор

Данный способ запуска осуществляется при помощи автотрансформатора, последовательно соединённого с электродвигателем во время запуска. Автотрансформатор понижает подаваемое на электродвигатель напряжение (приблизительно на 50–80% от номинального напряжения), чтобы произвести запуск при более низком напряжении. В зависимости от заданных параметров напряжение снижается в один или два этапа. Понижение напряжения, подаваемого на электродвигатель одновременно, приведёт к уменьшению пускового тока и вращающего пускового момента. Если в определённый момент времени к электродвигателю не подаётся питание, он не потеряет скорость вращения, как в случае с запуском «звезда – треугольник». Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать. На (Рис. 3) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором при помощи автотрансформатора.

Пуск через автотрансформатор тока

Помимо уменьшения пускового момента, способ запуска через автотрансформатор имеет и недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение, что вызывает скачок тока. Вращающий момент зависит от напряжения подаваемого на двигатель. Значение пускового момента пропорциональны квадрату напряжения.

Плавный пуск

В устройстве «плавный пуск» используются те же IGBT транзисторы, что и в частотных преобразователях. Данные транзисторы через цепи управления, понижают начальное напряжение, поступающее на электродвигатель, что приводит к уменьшению пускового момента в электродвигателе. В процессе запуска «плавный пуск» постепенно повышает напряжение электродвигателя, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения, не образуя большого момента и пиков тока. На (Рис. 4) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором с помощью устройства «плавный пуск». Плавный запуск может использоваться также для управления торможением электродвигателя. Устройство «плавный пуск» дешевле преобразователя частоты. Использование устройства «плавного пуска» для асинхронных двигателей значительно увеличивают срок службы электродвигателя, а с ним и насоса находящегося на валу этого двигателя.

Диаграмма для плавного пуска двигателя

У «плавного пуска» существуют те же проблемы, что и у частотных преобразователей: они создают наводки (помехи) в систему электроснабжения. Данный способ также обеспечивает подачу пониженного напряжения к электродвигателю во время запуска. При плавном запуске электродвигатель включается при пониженном напряжении, которое затем увеличивается до напряжения сетевого питания. Напряжение в плавном пускателе уменьшается за счет фазового сдвига. Данный способ пуска не вызывает образования скачков тока. Время запуска и пусковой ток можно задавать.

Запуск при помощи частотного преобразователя

Частотные преобразователи предназначены не только для запуска, но и управления электродвигателем. Инвертор позволяет снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. На (Рис. 5) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя.

Пуск двигателя с преобразователем частоты

Преобразователи частоты остаются все еще дорогими устройствами, и также как и плавный пуск, создают дополнительные помехи в сеть электропитания.

Заключение

Задача любого из способов запуска электродвигателя заключается в том, чтобы согласовать характеристики вращающего момента электродвигателя с характеристиками механической нагрузки, при этом необходимо, чтобы пиковые токи не превышали допустимых значений. Существуют различные способы запуска асинхронных двигателей, каждый их которых имеет свои плюсы и минусы. И в заключении приведена небольшая таблица, где в краткой форме указаны преимущества и недостатки наиболее распространённых способов запуска асинхронных электродвигателей.

Способы запуска

Преимущества

Недостатки

Запуск «звезда – треугольник»

Запуск через автотрансформатор

Запуск при помощи частотного преобразователя

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 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.

“>

Простой и экономичный. Безопасный запуск Самый большой пусковой момент	Высокий пусковой ток
Уменьшение пускового тока в три раза.	Скачки тока при переключении «звезда – треугольник». Не подходит, если нагрузка без инерционная. Пониженный пусковой момент.
Уменьшение пускового тока на U 2 .	Скачки тока при переходе от пониженного напряжения к номинальному напряжению. Пониженный пусковой момент.
Отсутствуют скачки тока. Небольшой гидравлический удар при запуске насоса. Уменьшение пускового тока на требуемую величину, обычно в 2-3 раза.	Пониженный пусковой момент.

Плавный пускатель однофазного электродвигателя 20А

Однофазное устройство мягкого пуска AST1-220 предназначено для:

— безударного пуска и остановки однофазных асинхронных двигателей компрессоров, установленных в системах кондиционирования воздуха;
– уменьшения пускового тока и устранения гидроударов при запуске однофазных бытовых насосов практически всех типов.

AST1-220 рассчитано на номинальный ток до 20 Ампер, (ориентировочно до 3.5 кВт) 
и напряжением питания 200…240 В, 50 Гц однофазной сети. 

AST1-220 без каких либо проблем может быть использовано для пуска других однофазных нагрузок.

AST1-220 Обеспечивает уменьшение ударных пусковых нагрузок на механизмы и снижение кратковременных перегрузок питающей сети (которые Вы видите по снижению яркости ламп накаливания).
Однофазные УПП особенно эффективны при использовании в сетях с автономными источниками питания (ДВС-генератор, другие устройства бесперебойного электропитания, стабилизаторы), позволяя уменьшить их установленную мощность.

AST1-220 имеет возможность начальной настройки параметров «Время разгона/останова/начальное напряжение» с помощью дискретного подстроечника на 8 положений.

Подключение однофазных устройств плавного пуска очень простое и не требует дополнительной специальной подготовки. Пример подключения к насосной станции Pedrollo JM-15 смотреть здесь…
Насколько уменьшается пусковой ток, можете увидеть на осциллограммах, снятых в лабораторных условиях. (Перейти по линку «Осциллограммы пусковых токов однофазного двигателя»)
При монтаже нужно обеспечить вертикальное расположение AST1-220 для нормального естественного охлаждения (конвекция).
Для заделки выводов подводящих проводов используйте кабельные наконечники.

Гарантия 12 месяцев с момента продажи
Способ упаковки: Картонная коробка, по 1 шт в индивидуальной упаковке.  
Доставка: по всей Украине транспортными компаниями САТ, Автолюкс, Новая Почта за наш счет, остальные — за счет получателя.

Скачать листок-вкладыш к AST1-220.

Устройства плавного пуска | Софтстартеры

Устройства плавного пуска SIEMENS, PROSTAR, AuCom и VT Drive для запуска и торможения асинхронных электродвигателей мощностью 0,4 — 1200 кВт. Софтстартеры производятся на базе тиристоров со встроенным или внешним шунтирующим контактором (байпасом). Устройства обеспечивают высокий уровень защиты двигателя. Все представленные в каталоге УПП имеются в наличии. Отгрузка со складов в Москве и Санкт-Петербурге в день оплаты. Доставка в любой регион России.

Обзор устройств плавного пуска

Встроенный / внешний контактор байпаса. Шунтирующий контактор имеется во всех устройствах плавного пуска SIEMENS и VT-Drive. В пускателях Prostar встроенный контактор отсутствует. УПП со встроенным байпасом проще в монтаже, но несколько дороже. Установка моделей с внешним байпасом потребует дополнительных расходов.

Коммутация двух / трех фаз.

В устройствах плавного пуска SIEMENS Sirius 3RW30 и 3RW40 управление двигателем производится только по двум фазам, что удешевляет оборудование. Управление по трем фазам осуществляется в УПП SIEMENS Sirius 3RW44, а также во всех моделях Prostar и VTDrive.

Методы управления могут быть не только дискретными (от устройств коммутации), но и от устройства верхнего уровня (через компьютер, контроллер, специальную плату расширения). Это позволяет объединять несколько УПП в единую сеть. Для примера, управление через ProfiBus DP возможно в модели Siemens 3RW44. Prostar PRS2 может обмениваться данными по протоколу RS-485.

Встроенная защита позволяет не использовать внешние мотор-автоматы и тепловые реле, что делает монтаж устройства плавного пуска проще и дешевле. Защита отсутствует в УПП SIEMENS 3RW30. В других сериях SIEMENS, а также во всех моделях Prostar защита двигателя и собственная защита встроена.

Напряжение силового ввода. Устройства SIEMENS 3RW40 и 3RW44 допускают работу в диапазоне 400-690 В. Остальные модели работают только с трехфазным напряжением 220-380 В. УПП VTdrive работают с однофазным напряжением 220 В, при этом двигатель должен быть рассчитан на трехфазное напряжение питания 220 В.

Управляющее напряжение может быть внешним с напряжением 24 или 220 В, либо от встроенного источника питания. В серии SIEMENS 3RW30 управление возможно от источника 220 В, в остальных сериях используется встроенный источник питания 24 В, который служит для питания цепей коммутации и управления.

Программируемые (либо с фиксированными функциями) входы и выходы присутствуют практически во всех устройствах плавного пуска, кроме Sirius 3RW30 и 3RW40.

Возможность работы в схеме «звезда – треугольник» реализована в устройствах плавного пуска серии SIEMENS 3RW44. В остальных моделях разгон реализован без переключения обмоток двигателя.

Плавный пуск для однофазного двигателя схема

Устройство плавного пуска — что и как?

Устройства плавного пуска электродвигателей являются статическими электронными или электромеханическими устройствами, предназначенными для плавного ускорения и плавного замедления, а также для защиты трехфазных индукционных электродвигателей.

Устройства плавного пуска УПП осуществляют действия по снижению величины пускового тока и помогают осуществить согласование крутящего момента двигателя и момента нагрузки.

Принцип работы устройства плавного пуска

Управление напряжением, подаваемым на двигатель, осуществляется посредством изменения угла открытия тиристоров. В устройстве находятся два встречно-включенных тиристора, предназначенных для положительного и отрицательного полупериодов. Сила тока в третьей фазе, оставшейся без управления складывается из токов фаз под управлением.

После осуществления настройки, значение вращающего момента при пуске машины оптимизируется до предельно низкой величины пускового тока. Значение тока электродвигателя уменьшается параллельно значению установленного пускового напряжения на пуске. Величина пускового момента уменьшается в квадратичном отношении к напряжению.

Уровень напряжения осуществляет контроль пускового тока и момента двигателя при запуске и остановке двигателя.

Наличие в устройстве байпасных контактов, которые шунтируют тиристоры, способствует понижению тепловых потерь в тиристорах, а соответственно понижению нагрева всего устройства. Встроенная электронная дугогасительная система защищает контакты в случае появления повреждений в результате непредвиденных сбоев в работе, например, при прерывании подачи напряжения, возникновении вибрации или дефекте контактов.

Рис 1. Внешний вид устройства плавного пуска 3RW30

Рис 2. Внутренняя схема устройства управления плавным пуском 3RW30

Баланс полярности

Недостаток 2-фазного управления в устройстве плавного пуска асинхронного двигателя проявляется в появлении постоянного тока, вызванного фазовой отсечкой и наложением фазных токов, при которых возникает сильный акустический шум, выделяемый электродвигателем.

Применение метода «баланс полярности» значительно понижает влияние значений постоянного тока во время разгона двигателя, соответственно снижается акустическая характеристика запуска, достигается это благодаря балансированию полуволн различной полярности в процессе разгона двигателя.

Интерфейс устройства

Интерфейс устройства плавного пуска УПП «человек-машина» разрешает производить настройку параметров, существенно облегчая и упрощая осуществление процесса запуска и эксплуатации двигателя. Встроенная функция управления насосом предотвращает возникновение гидравлического удара.

Рис3. Интерфейс устройства плавного пуска

Рис. Б. прикладной модуль AS-интерфейса

Рис 4. Устройство плавного пуска электродвигателя — схема фидерной комбинации с AS-интерфейсом

Интерфейс состоит из двух дисплеев с сегментными индикаторами и ЖК-дисплеем, позволяющим обеспечить видимость на значительном расстоянии, включает в свой состав описание параметров и сообщений.

В возможности аппаратуры входит выбор режима программирования и языковые опции. Осуществляет копирование параметров из одного устройства в другое, увеличивая скорость программирования, повышая надежность оборудования и получая возможность корректирования и внесения идентичных параметров на одинаковых машинах.

Плавный пуск для однофазного двигателя

Устройство плавного пуска однофазного электродвигателя, применяемого в быту, активируется при подаче

Uк выводам L1 и L2.

Рис 5. Схема лицевой панели устройства TSG предназначенного для однофазного двигателя

Происходит увеличение значение линейного напряжения в течение определенного отрезка времени до достижения его предельного значения. Выводы Т-2 и Т-3 постоянно запитаны от питающей сети. Время процесса регулируется регулятором, в диапазоне до 20 сек. С повышением параметров напряжения происходит увеличение вращающего момента. После окончания запуска, через шунтирующий контактор (байпас) происходит подключение двигателя от сети.

Рис. 6. Схема работы устройства плавного пуска TSG при положении регулятора момента вращения Моn =0, при котором начинается цикл плавного пуска

Устройство плавного пуска электродвигателя насоса

Устройство плавного пуска для насоса с использованием преобразователя частоты осуществляет следующие операции это:

1. Осуществление плавного пуска и торможения насосного агрегата.
2. Производство автоматического коммутирования в зависимости от показателей уровня и параметров давления жидкости.
3. Защиту агрегата от «сухого хода», то есть без жидкости.
4. Защита агрегата при критическом снижении параметров напряжения.
5. Осуществление защитных действий от перенапряжения на входе преобразователя.
6. Сигнализирует о включении, отключении агрегата, а также при аварии.
7. Осуществляет местный обогрев.

Рис. 7. Устройство плавного пуска схема принципиальная, для автоматизации работы погружного насоса с поддержкой давления в полном автоматическом режиме

Подключение электродвигателя осуществляется от контактов U,V,W преобразующего частотного устройства. Пусковая кнопка SB2 вызывает срабатывание реле К1 через ее контактную группу происходит соединение вводов STF и PS частотного преобразователя, который производит плавный запуск электрического насоса, который осуществляется по заложенному программному обеспечению, включенному в настройку устройства.

Датчик определяющий давление ВР1 запитан от ввода преобразователя, делает возможной наличие обратной связи в цепи стабилизирующей давление. Работа этой системы происходит при обеспечении ПИД-регулятора. Потенциометр К1 или частотный преобразователь выполняют функцию по поддержанию заданных параметров давления. Насосный агрегата, при появлении «сухого» хода, должен отключаться для зашиты, в этом случае, контакты 7-8 в цепи катушки реле К3 замыкаются, отключение происходит при срабатывании датчика «сухого» хода подключенного от реле сопротивления А2 . Реле К2 осуществляет защитную функцию по отключению электродвигателя агрегата при аварии. При аварии происходит включение лампыНL1, лампа НL2 зажигается после срабатывания датчика реагирующего на понижение водяного уровня, на недопустимое значение.

Термореле ВК1 осуществляет включение подогрева шкафа управления контактором КМ1, электронагревателей ЕК1 и ЕК2. Защита устройства от тока короткого замыкания и перегруза производится автоматом QF1.

Высоковольтное устройство плавного пуска его отличительные особенности

Рис 8. Схема высоковольтного устройства плавного пуска

К отличительным особенностям относятся:

1. Наличие оптоволоконного управления тиристорами.
2. Управление на микропроцессорах.
3. Способность к работе при повышенной температуре.
4. Возможность задания различных алгоритмов и характеристик пуска и торможения для разных видов нагрузки.
5. Способность к интеллектуальной защите.
6. Возможность осуществления пуска при слабых источниках питания.
7. Осуществление степени защиты от IP 00 доIP 65

Важно: при наладке устройства плавного пуска нужно чтобы установленное время разгона было больше физического времени разгона двигателя, иначе присутствует возможность получения повреждения устройства, так внутренние байпасные контакты замыкаются по истечении времени пуска. В том случае если не произошел разгон двигателя, может выйти из строя система байпасных контактов.

Важно: автоматический повторный пуск опасен не только повреждением устройства, но и может привести к смерти людей и тяжелому травматизму.

Команда запуск, обязана сбрасываться до команды сброса, так как при наличии команды запуска после команды сброса, автоматически выполняется повторный перезапуск. Особенно это касается защиты двигателя.

Для безопасности желательно присоединить выход общей ошибки в систему управления.

Рекомендация: нежелательность автоматического пуска, диктует необходимость присоединения дополнительных компонентов, например, устройства выпадения фазы или нагрузки, с цепями управляющего и главного тока.

Источник

Как сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками

Плавный пуск получил широкое применение в безопасном запуске электродвигателей. Во время запуска двигателя происходит превышение номинального тока (Iн) в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение эксплуатационного периода мотора, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно из-за этой причины и рекомендуется сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками, где он не предусмотрен.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы, имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров, выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

1. Плавное увеличение нагрузки.
2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ фирмы «Интерскол». Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Originally posted 2018-07-04 07:37:29.

Источник

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.

Мощность

Главным параметром УПП является величина I_ном – 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 I_ном 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.

Устройства плавного пуска

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

Плавный пуск электродвигателя » Гиброид.ру

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.

Плавный пуск асинхронного электродвигателя своими руками

Плавный пуск получил широкое применение в безопасном запуске электродвигателей. Во время запуска двигателя происходит превышение номинального тока (Iн) в 7 раз. В результате этого процесса происходит уменьшение эксплуатационного периода мотора, а именно обмоток статора и значительная нагрузка на подшипники. Именно из-за этой причины и рекомендуется сделать плавный пуск для электроинструмента своими руками, где он не предусмотрен.

Общие сведения

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы, имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров, выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

1. Плавное увеличение нагрузки.
2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ фирмы «Интерскол». Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

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 I_ном – 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 I_ном 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.

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.

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.

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.

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

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.

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

Устройство плавного пуска ABB PSR-25-600

Всем привет! Сегодня будет статья, в которой показан реальный пример использования устройства плавного пуска (мягкого пускателя) на практике. Плавный пуск электродвигателя установлен мною на реальном устройстве, приводятся фото и схемы.

Что это за устройство, я ранее подробно рассказывал в статье про мягкий пускатель. Напоминаю, что мягкий пускатель и устройство плавного пуска суть одно и то же устройство. Названия эти берутся от английского Soft Starter. В статье я буду называть этот блок и так, и эдак, привыкайте). Информации по устройствам плавного пуска в интернете достаточно, рекомендую также почитать здесь.

Моё мнение по пуску асинхронных двигателей, подтвержденное многолетними наблюдениями и практикой. При мощности двигателя более 4 кВт стоит подумать, чтобы обеспечить плавный разгон двигателя. Это нужно при тяжелой, инерционной нагрузке, которая как раз и подключается на вал такого двигателя. Если двигатель используется с редуктором, то ситуация полегче.

Простейший и самый дешевый вариант плавного пуска – вариант с включением двигателя через схему “Звезда-Треугольник”. Более “плавные” и гибкие варианты – устройство плавного пуска и преобразователь частоты (в народе – “частотник”). Есть ещё древний способ, который уже почти не применяется – двухскоростные двигатели.

Кстати, верный признак того, что двигатель питается через частотник – хорошо слышимый писк с частотой около 8 кГц, особенно на низких оборотах.

Я уже использовал устройство плавного пуска от Schneider Electric, был такой положительный опыт в моей деятельности. Тогда нужно было плавно включать/выключать длинный круговой конвейер с заготовками (двигатель 2,2 кВт с редуктором). Жаль, что фотоаппарата тогда не было под рукой. Но в этот раз всё рассмотрим очень детально!

Зачем понадобился плавный пуск двигателя

Итак, проблема — на котельной есть насосы подпитки котла водой. Всего два насоса, и включаются они по команде от системы слежения за уровнем воды в котле. Одновременно может работать только один насос, выбор насоса осуществляет оператор котельной путем переключения водяных кранов и электрических переключателей.

Насосы приводятся в действие обычными асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели 7,5 кВт включаются через обычные контакторы (магнитными пускателями). А поскольку мощность большая, то пуск очень жесткий. Каждый раз при пуске возникает ощутимый гидроудар. Портятся и сами двигатели, и насосы, и гидросистема. Иногда такое ощущение, что трубы и краны сейчас разлетятся вдребезги.

Кроме того, когда котёл остывший, и в него резко подается горячая вода (так надо по технологии, около 95 °С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление.

Всего на котельной два идентичных котла, но во втором установлены частотники на насосы. Котлы (точнее, парогенераторы) вырабатывают пар с температурой более 115 °С и давлением до 14 кгс/см2.

Жаль, что конструкцией котла в электросхеме не предусмотрено было плавное включение двигателей насоса. Хотя котлы итальянские, на этом было решено сэкономить…

Повторюсь, что для плавного включения асинхронных двигателей мы имеем на выбор такие варианты:

• схема «звезда-треугольник»
• система плавного пуска (мягкий пуск)
• частотный преобразователь (инвертор)

В данном случае необходимо было выбрать тот вариант, при котором бы было минимальное вмешательство в рабочую схему управления котлом.

Дело в том, что любые изменения в работе котла должны быть обязательно согласованы с производителем котла (либо сертифицированной организацией) и с надзорной организацией. Поэтому изменения должны быть внесены незаметно и без лишнего шума. Хотя, в систему безопасности я не вмешиваюсь, поэтому тут не так строго.

Мои постоянные читатели знают, что теперь, после сдачи экзаменов в Ростехнадзоре, я имею полное право выполнять работы по КИПиА в котельной.

Выбор устройства плавного пуска

Для начала посмотрим на шильдик двигателя:

Двигатель насоса, который подключается к схеме плавного пуска

Мощность двигателя – 7,5 кВт, обмотки соединены в схему “треугольник”, номинальный потребляемый при этом ток – 14,7А.

Вот как выглядела система пуска (“жёсткая”):

Система прямого пуска двигателей насосов

Напоминаю, что у нас два двигателя, и запускаются они контакторами 07КМ1 и 07КМ2. Контакторы снабжены блоками дополнительных контактов – для индикации и контроля включения.

В качестве альтернативы было выбрано устройство плавного пуска ABB PSR-25-600. Его максимальный ток – 25 Ампер, так что запас у нас хороший. Особенно, если учесть, что работать придётся в тяжелых условиях – количество пусков/стопов, высокая температура. Фото – в начале статьи.

Вот наклейка на софтстартере с параметрами:

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

Soft Starter ABB PSR-25-600 – параметры

• FLA – Full Load Amps – значение силы тока при полной нагрузке – почти 25А,
• Uc – рабочее напряжение,
• Us – напряжение цепи управления.

Установка софтстартера

Примерил для начала:

Пробная установка блока плавного пуска

По высоте подходит один в один, по ширине тоже, только длина чуть больше, но место есть.

Теперь вопрос по цепям управления. Контакторы в исходной схеме включались напряжением 24 VAC, а наши АББ управляются напряжением минимум 100 VAC. Налицо необходимость промежуточного реле либо изменения напряжения питания цепи управления.

Однако, на официальном сайте ABB я нашёл схему, где показано, что это устройство способно работать и при 24 VAC. Попытал счастья – не получилось, не запускается…

Что же, ставим промежуточное реле, которое приводит напряжение к нужному уровню:

Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей

Вот с другого ракурса:

Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей

Вот и всё. Промежуточные реле обозвал 07КМ11 и 07КМ21. Кстати, они также нужны и для дополнительных цепей. Через них включаются индикаторы, и сухие контакты для внешнего устройства (пока не используются, в старой схеме – оранжевые провода).

Когда хотел управление использовать напрямую, без реле (24 VAC), планировал индикаторы включения пустить через контакты Com – Run, которые теперь остались неиспользованные.

Схемы плавного пуска

Вот исходная схема.

Схема жесткого пуска двигателей, через контакторы (исходная)

А вот как нехитро я изменил схему:

Схема с плавным пуском двигателей на софтстартерах

По настройкам – коротко. Тут три регулировки – время разгона, время замедления, и начальное напряжение.

Можно было бы использовать одно устройство плавного пуска, и контакторы выбора двигателя (переключать одно устройство на два двигателя). Но это усложнит и сильно изменит схему, и понизит надежность. Что для такого стратегического объекта, как котельная, очень важно.

Осциллограммы напряжения

Орешек знанья твёрд, но всё же
мы не привыкли отступать!
Нам расколоть его поможет
киножурнал «Хочу всё знать!»

Собрать схему отверткой всякий может. А для тех, кто хочет увидеть напряжение и понять, какие реальные процессы происходят, без осциллографа не обойтись. Публикую осциллограммы на выходе 2Т1 устройства плавного пуска.

Двигатель выключен. Чистый синус.

Не правда ли, логическая нестыковка – двигатель выключен, а напряжение на нём есть?! Это особенность некоторых устройств мягкого пуска. Неприятная и опасная. Да, на двигателе есть напряжение 220В, даже когда он стоит.

Дело в том, что управление происходит только по двум фазам, а третья (L3 – T3) подключена к двигателю напрямую. А так как тока нет, то на всех выходах устройства действует напряжение фазы L3, которое проходит через обмотки двигателя. Та же ерунда бывает и в трехфазных твердотельных реле, вот моя статья.

Будьте осторожны! При обслуживании двигателя, подключенного к устройству мягкого пуска, отключайте вводные автоматы, и проверяйте отсутствие напряжения!

Запуск. Тиристоры режут фазу нещадно.

Поскольку нагрузка индуктивная, то синусоида не только режется на куски, но и сильно искажается.

Помеха прёт, и это надо учитывать – возможны сбои в работе контроллеров и другой слаботочки. Чтобы это влияние уменьшить, надо разносить и экранировать цепи, устанавливать дроссели на входе, и др.

Двигатель почти включен. Около 90% от энергии синуса.

Фото сделано да пару секунд до того, как включился внутренний контактор (байпас), который подал полное напряжение на двигатель.

Фото корпуса

Ещё небольшой бонус – несколько фото внешнего вида устройства плавного пуска ABB PSR-25-600.

ABB PSR-25-600 – вид снизу

Опция – разъем и крепления для подключения вентилятора охлаждения, в случае больших нагрузок

ABB PSR-25-600 – входные силовые клеммы и клеммы питания и управления.

Крепёж на ДИН-рейку. Надежный и качественный, как и вся продукция ABB.

Пока всё, вопросы и критика в комментариях по плавному пуску электродвигателей приветствуются!

Hyper Engineering | Однофазный

Особенности и преимущества Для двигателей мощностью от 1,75 до 7 лошадиных сил, электрические Снижает силу тока заторможенного ротора (LRA) / пусковой ток до 70% при запуске Устраняет световое мерцание Снижает шум при запуске Предотвращает разрушение труб под действием крутящего момента Автоматическая оптимизация пускового тока двигателя Пониженная нагрузка и нагрев компрессора / двигателя, что продлевает срок службы Позволяет системам соответствовать определенным требованиям к коммунальным службам Простая установка с помощью прилагаемой проводки (доступны специальные варианты проводки) Функции защиты двигателя Защищает компрессор / двигатель от остановки при низком напряжении Функция задержки ограничивает количество запусков двигателя в час Обеспечивает защиту двигателя от обратного хода при кратковременных отключениях электроэнергии Внутренние таймеры задержки предотвращают быстрое переключение в условиях неисправности Обеспечивает защиту от короткого замыкания Самодиагностика Модели SS0B12-20SN (115 В, 60/50 Гц, 12-20 FLA) SS1B08-16SN (230 В, 60/50 Гц, 08-16 FLA) SS1B16-32SN (230 В, 60/50 Гц, 16-32 FLA) Литература Видео

Технические характеристики Номинальное напряжение (переменный ток) 115, 220-240 Вольт Диапазон рабочего напряжения (переменного тока) 95-127, 192-253 Вольт Частота Модели работают при 50 Гц или 60 Гц Максимальный пусковой ток 44 А среднеквадратичное значение Максимальный пусковой ток шага 39 А среднеквадратичное значение Максимальное сопротивление источника питания 0.8 Ом Управляющий вход 240 В переменного тока Рабочая температура от -4 ° F до 150 ° F (от -20 ° C до 65 ° C) Номинальная мощность компрессора Ток нагрузки (RLA) 32 А макс. Класс защиты IP 207 Размеры 5,30 x 2,94 x 1,96 дюйма (132 мм x 72 мм x 49 мм) Материал ABS взрывонепроницаемая оболочка (UL-94V0) Программная задержка цикла 180 сек., совместим с циклом оттаивания (основная модель) Задержка программного сбоя 300 секунд Оптимизация программного обеспечения Компрессоры от 1,75 до 7 л.с. Рабочий цикл 15 пусков / час Отключение при низком напряжении (115 В) Менее 95 В Отключение при низком напряжении (220-240 В) Менее 195 В Сброс потери мощности Обнаружение 100 мс Мониторинг двигателя Отслеживает пусковой потенциал обмотки Реверс двигателя Отключение на 180 сек. Соответствие требованиям ЭМС N2002 Размеры

Устройство плавного пуска для однофазного асинхронного двигателя с использованием микроконтроллера pic

Устройство плавного пуска для однофазного асинхронного двигателя с использованием микроконтроллера pic представляет собой устройство силовой электроники. Проект устройства плавного пуска используется для плавного пуска однофазного и трехфазного асинхронного двигателя. Но этот проект предназначен только для однофазного асинхронного двигателя.В следующей статье я также опубликую проект устройства плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя. В этом проекте устройства плавного пуска микроконтроллер PIC16F877A используется для подачи сигналов управления углом зажигания на тиристор . Устройство плавного пуска — это метод, который используется для защиты асинхронного двигателя. Вы также можете ознакомиться с другими нашими проектами, связанными с асинхронными двигателями:

Зачем нам устройство плавного пуска для асинхронного двигателя?

Когда мы подаем питание на асинхронный двигатель, сначала требуется ток, превышающий номинальный ток асинхронного двигателя.Этот начальный ток также известен как пусковой ток. Итак, нам нужно устройство, которое может управлять этим пусковым током. Пусковой ток очень опасен для асинхронных двигателей. Потому что это может повредить обмотку асинхронного двигателя, а также является пустой тратой ресурсов. Поэтому для ограничения пускового тока асинхронного двигателя используется устройство плавного пуска. Пусковой ток требуется только при запуске двигателя. После того, как двигатель достигает своей полной скорости, двигатель также начинает потреблять постоянный ток. Но вероятность поломки мотора при запуске очень высока.Поэтому устройство плавного пуска используется для плавного пуска асинхронного двигателя. Итак, теперь давайте посмотрим, как работает устройство плавного пуска.

Что такое устройство плавного пуска для однофазного асинхронного двигателя?

Как я упоминал ранее, устройство плавного пуска — это устройство, которое используется для плавного запуска или запуска асинхронного двигателя. Но вот вопрос. Как устройство плавного пуска обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя. Устройство плавного пуска подает управляемое напряжение на асинхронный двигатель. Постепенно увеличивая напряжение от низкого до высокого.Как я упоминал ранее, двигатель при запуске потребляет ток, превышающий его номинальную мощность. Таким образом, напряжение, подаваемое на асинхронный двигатель, постепенно увеличивается от низкого до высокого значения, так что двигатель может потреблять небольшой ток при запуске в соответствии с приложенным напряжением. Поскольку при низком напряжении двигатель потребляет низкий ток, а при более высоком напряжении двигатель потребляет большой ток. Таким образом, это постепенное увеличение напряжения останавливает двигатель, чтобы отводить пусковой ток, и помогает асинхронному двигателю плавно запускаться. Это также известно как плавный пуск асинхронного двигателя .

Устройство плавного пуска для однофазного асинхронного двигателя с использованием микроконтроллера pic

Программный пускатель для однофазного асинхронного двигателя состоит из следующих основных компонентов.

• Схема детектора перехода через ноль: Эта схема используется для обнаружения сигнала пересечения нуля источника питания переменного тока. Потому что угол зажигания, который используется для управления рабочим углом тиристора, срабатывает при каждом переходе через ноль.
• Микроконтроллер PIC16F877A: Микроконтроллер PIC16F877A определяет переход через нуль и генерирует запускающий импульс при заданном угле включения.В устройстве плавного пуска угол открытия будет максимальным при запуске, потому что нам необходимо минимальное напряжение при запуске. После этого угол открытия будет постепенно уменьшаться, так что напряжение также будет постепенно увеличиваться.
• Тиристор или два выпрямителя с кремниевым управлением: тиристор используется в качестве переключателя.
• Оптоизолятор: используется для обеспечения изоляции между микроконтроллером pic и рабочей цепью высокого напряжения.

Принципиальная схема устройства плавного пуска однофазного асинхронного двигателя

Приведена принципиальная схема устройства плавного пуска однофазного асинхронного двигателя с использованием микроконтроллера pic.Я уже объяснил все компоненты этой принципиальной схемы выше.

На приведенной выше принципиальной схеме лампа используется в качестве нагрузки вместо асинхронного двигателя. Потому что в Proteus нет асинхронного двигателя. Потому что мы просто хотим проверить функциональность постепенного изменения напряжения в начале от низкого до высокого значения. Таким образом, вольтметр переменного тока также подключается параллельно лампе для проверки изменения напряжения. Осциллограф показывает рабочий диапазон угла открытия от максимального до минимального. Для получения дополнительных сведений о работе этого проекта устройства плавного пуска с использованием микроконтроллера pic см. Приведенное ниже моделирование:

[button-brown url = ”https: // microcontrollerslab.com / about-us / ”target =” _ blank ”position =” center ”] свяжитесь с нами для покупки кода и моделирования [/ button-brown]

Когда вам нужно устройство плавного пуска для двигателя переменного тока?

Изображение предоставлено: WEG Electric

Традиционный метод пуска асинхронного двигателя переменного тока «поперек линии» приводит к немедленному приложению полного напряжения, тока и крутящего момента при запуске двигателя и, аналогичным образом, немедленно отключаются, когда двигатель остановлен. Хотя это наиболее простой метод пуска, высокий пусковой ток (часто в 6–7 раз превышающий номинальный ток двигателя) и пиковый пусковой момент могут повредить двигатель, приводимое в действие оборудование и продукт.Пуск через линию также вызывает высокий пиковый спрос на мощность, который может вызвать сборы за пиковую нагрузку со стороны коммунальной компании.

Устройство плавного пуска может устранить эти проблемы, постепенно увеличивая напряжение на клеммах двигателя во время запуска, обеспечивая контролируемый разгон до полной скорости. Это снижает пусковой ток и контролирует пусковой момент, уменьшая механические удары по системе и продукту.

В устройстве плавного пуска три пары тиристоров управляют напряжением двигателя во время запуска.
Изображение предоставлено: WEG Electric

---

Устройства плавного пуска также известны как устройства плавного пуска с пониженным напряжением (RVSS).

---

Устройство плавного пуска основано на трех парах тиристоров (кремниевых выпрямителей) — по одной паре для каждой фазы питания — которые применяются постепенно для части каждой фазы напряжения, ограничивая напряжение, подаваемое на двигатель. В свою очередь, ток уменьшается пропорционально снижению напряжения. Однако крутящий момент пропорционален квадрату напряжения, поэтому даже небольшое снижение напряжения приводит к значительному уменьшению крутящего момента.Например: 50-процентное снижение напряжения приводит к 50-процентному снижению тока и 75-процентному снижению крутящего момента.

Где:

T ₂ = крутящий момент при пониженном токе / напряжении

T ₁ = крутящий момент при заблокированном роторе, ток

I ₂ = Пониженный ток

I ₁ = Ток заторможенного ротора

В ₂ = Пониженное напряжение

В ₁ = Полное напряжение

Когда двигатель набирает обороты, устройство плавного пуска блокируется, и двигатель подключается через линию, обеспечивая полную мощность на клеммах двигателя.Устройства плавного пуска почти не вносят гармоник в систему и обычно имеют КПД 99 процентов или выше.

Устройство плавного пуска (твердотельный пускатель) позволяет ограничивать ток (вверху) во время пуска двигателя. Соответствующее уменьшение крутящего момента (внизу) пропорционально квадрату уменьшения напряжения.
Изображение предоставлено: Eaton Corporation

---

Важно отметить, что VFD (частотно-регулируемый привод) может обеспечивать те же функции управляемого пуска и останова, которые обеспечивает устройство плавного пуска, хотя и другим способом — путем изменения частоты напряжения. , а не путем управления величиной напряжения, подаваемого на двигатель.ЧРП обладают и другими преимуществами по сравнению с устройствами плавного пуска, наиболее важным из которых является возможность управления скоростью двигателя во всем рабочем диапазоне. Частотно-регулируемые приводы также могут обеспечивать удерживающий момент (полный крутящий момент при нулевой скорости), что имеет решающее значение в таких приложениях, как лифты и краны.

Для таких приложений, как конвейеры и вентиляторы, где требуется регулирование скорости и крутящего момента или ограничение тока во время пуска и останова, но в противном случае они работают с постоянной скоростью, устройства плавного пуска представляют собой простое и экономичное решение, занимающее мало места.

Что такое устройство плавного пуска? Его работа, схема и применение

Устройство плавного пуска, его принципиальная схема, работа, преимущества и применение

В нашей промышленности используются различные типы машин. Асинхронная машина — одна из наиболее часто используемых трехфазных машин переменного тока, которая составляет почти 70% двигателей, используемых в промышленности. их прочная конструкция и высокая эффективность делают их лучшим выбором для любого промышленного сектора. Но им действительно требуются защитные устройства и оборудование, используемые для их безопасной работы, чтобы они могли работать безопасно и предотвращать любое возможное повреждение двигателя, а также увеличивать срок их службы.Наиболее важным оборудованием, используемым для трехфазного асинхронного двигателя, является пускатель двигателя.

Пускатель двигателя

Пускатель двигателя — это электрическое устройство, которое используется для безопасного пуска и остановки электродвигателя. Он также предлагает защиту от перегрузки по току и защиту от низкого напряжения.

Поскольку асинхронный двигатель широко используется в различных отраслях промышленности, им нужен пускатель двигателя, чтобы безопасно запускать и останавливать его. Асинхронные двигатели при запуске потребляют большой ток.Это связано с низким сопротивлением обмоток двигателя в состоянии покоя.

Это очень важно для безопасной работы асинхронного двигателя. Это связано с низким сопротивлением ротора двигателя в состоянии покоя. Импеданс ротора зависит от скольжения (относительной скорости между ротором и статором) асинхронного двигателя. Скольжение асинхронного двигателя не является постоянным и изменяется во время его работы, поэтому сопротивление ротора также изменяется. Это обратно пропорционально скольжению двигателя.

В состоянии покоя (исходное положение) скольжение асинхронного двигателя максимальное, т.е. 1, таким образом, полное сопротивление ротора минимально. Подключение двигателя к источнику питания потребляет огромное количество тока в обмотке статора из-за этого низкого импеданса, называемого пусковым током. Переменный ток в статоре создает вращающееся магнитное поле (RMF), которое наводит ток в обмотках ротора.

Ток ротора генерирует собственное магнитное поле, которое пытается устранить его причину, и начинает вращаться в направлении RMF.Таким образом, ротор испытывает крутящий момент, и по мере того, как его скорость начинает увеличиваться, скольжение двигателя уменьшается (т.е. скорость RMF ротора приближается к скорости RMF статора). Поскольку скольжение уменьшается, сопротивление ротора увеличивается, и двигатель начинает потреблять нормальный номинальный ток.

Высокий пусковой ток в 5-8 раз превышает номинальный ток двигателя при полной нагрузке. Асинхронный двигатель не может выдерживать такое количество тока, поскольку он может быстро повредить или сжечь обмотки, снижая производительность и срок службы двигателя.Такие высокие токи также могут вызвать сильное падение напряжения в сети, что опасно для других устройств, подключенных к той же линии.

Чтобы предотвратить такой высокий пусковой ток, мы используем пускатели двигателя, которые уменьшают начальный ток на короткое время. Как только двигатель наберет определенную скорость, возобновится нормальное энергоснабжение. Он также предлагает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току.

Эти пускатели двигателей обычно используются для двигателей большой мощности. Для небольших двигателей мощностью менее 1 л.с. пускатель двигателя не требуется из-за их высокого сопротивления.Однако им действительно нужна защита от перегрузки по току, которая есть в пускателе DOL.

В пускателе двигателя используются различные методы запуска двигателя, такие как

• Полное напряжение или техника запуска через линию ; он подключает двигатель к полному напряжению источника питания. используется для малых двигателей
• Пускатель пониженного напряжения ; он снижает напряжение питания во время запуска двигателя, чтобы уменьшить пусковой ток. Устройство плавного пуска использует эту технику для запуска асинхронного двигателя.
• Многоскоростной стартер ; двигатель спроектирован так, чтобы иметь несколько предварительно выбранных скоростей, которые достигаются за счет конфигурации полюсов (обмоток). Постепенное увеличение скорости снижает пусковой ток.

Что такое устройство плавного пуска?

Устройство плавного пуска — это тип пускателя двигателя, в котором используется метод снижения напряжения для снижения напряжения во время пуска двигателя.

Устройство плавного пуска предлагает постепенное повышение напряжения во время запуска двигателя.Это позволит двигателю медленно ускоряться и плавно набирать скорость. Это предотвращает любые механические разрывы и рывки из-за внезапной подачи полного напряжения.

Крутящий момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату силы тока. & ток зависит от напряжения питания. Таким образом, напряжение питания можно использовать для управления пусковым моментом. В обычном пускателе двигателя подача полного напряжения на двигатель создает максимальный пусковой крутящий момент, который представляет механическую опасность для двигателя.

Таким образом, мы можем сказать, что устройство плавного пуска — это устройство, которое снижает пусковой крутящий момент и постепенно увеличивает его безопасным образом, пока не достигнет номинальной скорости. Когда двигатель достигает номинальной скорости, устройство плавного пуска возобновляет подачу полного напряжения через него.

Во время остановки двигателя напряжение питания постепенно снижается для плавного замедления двигателя. Как только скорость достигает нуля, это прекращает подачу входного напряжения на двигатель.

Основным компонентом, используемым для регулирования напряжения в устройстве плавного пуска, является полупроводниковый переключатель, такой как тиристор (SCR).Регулировка угла зажигания тиристора регулирует подачу напряжения через него. Также используются другие компоненты, такие как OLR (реле перегрузки), используемые для защиты от перегрузки по току.

Схема устройства плавного пуска

В трехфазном асинхронном двигателе два тиристора соединены встречно-параллельной конфигурацией вдоль каждой фазы двигателя, что в сумме составляет 6 тиристоров. Эти тиристоры управляются с помощью отдельной логической схемы, которая может быть ПИД-регулятором или микроконтроллером.Логическая схема питается от сети с помощью выпрямительной схемы, как показано на рисунке.

Помимо выключателей питания и логической схемы, используются другие компоненты защиты, такие как автоматический выключатель или предохранитель, магнитный контактор для изоляции и OLR (реле перегрузки) для предотвращения перегрузки по току.

Переключатель байпаса также используется для восстановления полного напряжения на двигателе, когда он достигает полной номинальной скорости.

Принцип работы устройства плавного пуска

Основным компонентом, используемым для управления напряжением в устройстве плавного пуска, является тиристор.Это управляемый выпрямитель, который запускает прохождение тока только в одном направлении, когда применяется стробирующий импульс, называемый пусковым импульсом.

Угол пускового импульса определяет, какая часть цикла входного напряжения должна проходить через него. Поскольку переменный ток колеблется между максимальным и минимальным пиками, образуя полный цикл на 360 °, мы можем использовать угол импульса включения, чтобы включить тиристор на определенную продолжительность и контролировать подаваемое напряжение.

Импульсы зажигания могут варьироваться от 0 ° до 180 °.Уменьшение угла запускающего импульса увеличивает период проводимости тиристора, тем самым пропуская через него высокое напряжение.

Два таких тиристора подключены встречно для каждой фазы. Таким образом, он может управлять током в обоих направлениях. Каждый полупериод, угол зажигания

Три пары тиристоров, каждая пара для отдельной фазы, используются для управления напряжением для запуска и остановки двигателя. Период проводимости тиристора зависит от угла включения, управляемого логической схемой.

Логическая схема содержит ПИД-регулятор или простой микроконтроллер, запрограммированный на генерацию импульсов. Контроллер изолирован от питающей сети с помощью оптоизолятора, а выпрямитель используется для питания источника постоянного тока. Импульсы, генерируемые микроконтроллером, поступают в схему включения тиристора, которая усиливает его перед срабатыванием тринистора.

Когда двигатель запускается, контроллер генерирует импульсы для каждого отдельного тиристора. Импульс генерируется на основе пересечения нуля, которое обнаруживается с помощью детектора пересечения нуля.Угол первого запускающего импульса составляет примерно 180 ° (очень низкий период проводимости), чтобы обеспечить минимальное напряжение.

Постепенно после каждого пересечения нуля угол запускающих импульсов начинает уменьшаться, увеличивая период проводимости тиристора. Напряжение через тиристор начинает увеличиваться. Следовательно, скорость двигателя постепенно увеличивается.

Когда двигатель достигает своей полной номинальной скорости (при угле зажигания 0 °), тиристоры полностью шунтируются с помощью байпасного контактора при нормальной работе.Это увеличивает эффективность устройства плавного пуска, поскольку SCR прекращает работу. Во время остановки двигателя SCR берет на себя управление и начинает работать, чтобы снизить напряжение питания.

Байпасные контакторы могут быть внутренними или внешними. Внутренние байпасные контакторы встроены в выключатели питания. Каждый тиристор имеет параллельный байпасный переключатель, который подает ток в нормальных условиях. Такая конфигурация контакторов занимает мало места, а пускатели имеют компактную конструкцию.В то время как контакторы внешнего байпаса подключены внешне параллельно устройству плавного пуска. Такие устройства плавного пуска бывают громоздкими.

Байпасные контакторы не предназначены для отключения или подачи тока в цепь, поэтому это могут быть контакторы с низким номиналом.

Преимущества устройства плавного пуска

Плавный запуск: В отличие от обычного пускателя двигателя, он обеспечивает очень постепенное повышение напряжения, что обеспечивает очень плавный пуск.Отсутствуют какие-либо механические нагрузки или рывки, которые могут повредить двигатель.

Управление ускорением и замедлением: Он предлагает полностью регулируемое ускорение и замедление двигателя. Медленное или быстрое изменение угла зажигания позволяет контролировать ускорение при запуске и замедление при остановке двигателя. Это используется в приложении, где необходимо настроить ускорение при запуске.

Отсутствие скачков напряжения: Поскольку обычный пускатель двигателя допускает полное напряжение на двигателе, в двигатель начинает протекать сильный пусковой ток, который вызывает скачок напряжения в цепи.устройство плавного пуска ограничивает такой ток, предотвращая скачки напряжения.

Несколько запусков: В некоторых приложениях требуется, чтобы двигатель запускался и останавливался несколько раз за небольшой промежуток времени. такой двигатель при использовании обычного стартера будет перегреваться из-за высокого пускового тока. Однако устройства плавного пуска резко увеличивают количество запусков двигателя за определенную продолжительность.

Уменьшение перегрева: Перегрев двигателя — очень серьезная проблема.Это происходит из-за большого тока обмотки при ее запуске. Устройство плавного пуска допускает очень небольшой пусковой ток, что предотвращает перегрев двигателя.

Увеличенный срок службы: Устройство плавного пуска по сравнению с обычным пускателем увеличивает срок службы двигателя. это связано с плавной работой и отсутствием электрических и механических нагрузок на двигатель.

Меньше обслуживания: Благодаря плавной работе асинхронного двигателя меньше вероятность возникновения каких-либо механических неисправностей, поэтому он требует меньше обслуживания по сравнению с обычным пускателем двигателя.

КПД: Обычный пускатель двигателя подает полное напряжение (очень высокий пусковой ток) на двигатель, который потребляет слишком много энергии. Устройство плавного пуска значительно снижает его и позволяет постепенно увеличивать потребление энергии. Также переключатели мощности управляются с использованием очень низкого уровня напряжения. Это улучшает общий КПД двигателя.

Компактный и маленький Размер: Устройство плавного пуска имеет очень компактную конструкцию, которая занимает очень мало места.В отличие от других пускателей двигателя, он имеет очень маленькие размеры.

Низкая стоимость: По сравнению с другими стартерами, такими как VFD, этот действительно стоит дешевле.

Недостатки устройства плавного пуска двигателя

Нет регулирования скорости: Устройство плавного пуска позволяет управлять только входным напряжением, т. Е. От 0 вольт до напряжения сети с фиксированной частотой сети. Поскольку частота постоянна, скорость двигателя постоянна и регулируется только подключенной к нему нагрузкой.Скорость асинхронного двигателя регулируется путем изменения частоты питания ниже или выше частоты сети в зависимости от необходимости. Такая функция доступна только в VFD (частотно-регулируемый привод).

Рассеивание тепла : Полупроводниковые переключатели внутри устройства плавного пуска рассеивают часть энергии в виде тепла. Следовательно, для охлаждения переключателей питания также требуются радиаторы.

Пониженный пусковой крутящий момент: Поскольку он снижает входное напряжение, соответствующее входному току, который прямо пропорционален пусковому крутящему моменту асинхронного двигателя, он значительно снижает пусковой крутящий момент.Вот почему устройства плавного пуска используются для приложений с низким или средним пусковым моментом.

Применение устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска используется в промышленности и больше подходит для двигателей, которые работают с постоянной скоростью.

Вентиляторы: Огромные вентиляторы, используемые в промышленности, работают с постоянной скоростью. Однако они требуют защиты при запуске. Для таких фанатов как нельзя лучше подходит устройство плавного пуска.

Конвейерные ленты: Конвейерные ленты в промышленности используются для перемещения объектов и требуют особого ухода.Внезапные рывки во время запуска или остановки с использованием обычного стартера могут привести к смещению ремней, повреждению ремня из-за механического напряжения и повреждению размещенных на нем предметов. Для этого требуется плавный пуск и остановка, обеспечиваемые устройством плавного пуска.

Двигатели с использованием ремня и шкивов: Двигатель, приводящий в движение нагрузку через ремни и шкивы, не может выдерживать резких рывков. Он носит ремень, который соединяет его с грузом. Устройство плавного пуска обеспечивает плавный пуск для таких двигателей.

Водяной или жидкостный насос: Для любого типа насоса, подключенного к двигателю, требуется плавный запуск и остановка из-за внезапного повышения давления внутри труб. Обычный стартер при запуске может создать давление, достаточное для разрыва линии. Устройство плавного пуска предлагает постепенное увеличение давления в таких жидкостных насосах. Однако в нормальном режиме работы скорость насоса не регулируется. VFD — лучший выбор для переменной скорости насоса.

Похожие сообщения:

Все о устройствах плавного пуска двигателей

Как можно защитить и улучшить свои электродвигатели?

Двигатели

переменного и постоянного тока — бесценные механизмы, которые создают движение за счет электричества, но они склонны к выходу из строя при неправильном использовании.Эта частота отказов увеличивается, если двигатель изначально потребляет большой ток, который может повредить как его катушки, так и проводку. Пускатели двигателя с плавным пуском — полезный инструмент для предотвращения таких повреждений, а также 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 они используются в реальных системах.

Что такое устройства плавного пуска?

Устройства плавного пуска

— это электрические устройства, подключенные между источником питания и двигателем, которые регулируют величину тока, подаваемого на двигатель.Устройства плавного пуска используются с любым двигателем, который изначально потребляет избыточный ток, также известный как большой «пусковой ток». Название «устройство плавного пуска» обычно относится к электронным твердотельным накопителям, что означает просто привод, в котором используются полупроводники. Чтобы узнать о других типах стартеров, прочтите нашу статью о пускателях двигателей.

Как объясняется в нашей статье об асинхронных двигателях, типичные двигатели переменного тока изначально потребляют в два-семь раз больше номинального тока, так как требуется много энергии, чтобы заставить эти машины работать на полной скорости из состояния покоя.Этот скачок мощности может в лучшем случае вызвать нежелательные рывки в системе, а в худшем — повредить катушки двигателя и его проводку. Чтобы этого не произошло, устройство плавного пуска предотвратит такой бросок и запустит двигатель «мягко»; Другими словами, они снижают начальный ток, так что двигатель набирает полную скорость без избыточного тока. Они похожи на частотно-регулируемые приводы (ЧРП), но могут изменять только ток, а не скорость (подробнее о частотно-регулируемых приводах см. В нашей статье о контроллерах двигателей переменного тока). Хотя устройства плавного пуска не могут изменять скорость двигателя, они повышают эффективность и безопасность при использовании.Устройства плавного пуска популярны в системах с высоким моментом инерции, которые необходимо постепенно выводить на полную мощность.

Как работают устройства плавного пуска?

Достижения в кремниевых технологиях позволили электрическим твердотельным устройствам плавного пуска произвести большой фурор на рынке. Для уменьшения броска тока и разгона до полной скорости в твердотельных устройствах плавного пуска обычно используются компоненты, известные как тиристоры или кремниевые выпрямители (см. Рисунок 1 ниже):

Рисунок 1: Типовое обозначение схемы для тиристоров / тиристоров.

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

Рис. 2: Типичное твердотельное устройство плавного пуска, в котором используются три пары тиристоров (TRIAC) для снижения напряжения на двигателе. Обратите внимание на контакты над двигателем, которые изначально разделены.

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

При запуске каждая фаза будет проходить через каждый симистор прежде, чем попадет в 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 блокируются путем подключения двигателя напрямую к источнику питания через контакты (также известное как питание двигателя «через линию»).

Кривые крутящего момента-скорости и тока-скорости для двигателей с поперечным и плавным пуском можно увидеть ниже на рисунках 3 и 4, и они помогают визуализировать влияние использования этих машин на выходную мощность:

Рис. 3 и 4: Сравнение кривых крутящий момент-скорость / текущая скорость-скорость для двигателей с полным напряжением и двигателей с плавным пуском. Зеленая часть на кривой текущей скорости представляет собой перекрытие обеих кривых тока.

Из этих графиков видно, что устройства плавного пуска не только выравнивают ток во время запуска, но также управляют крутящим моментом двигателя.Устройства плавного пуска обеспечивают надежный, постоянный крутящий момент при номинальных скоростях, и, хотя они не обеспечивают такой хороший пусковой крутящий момент, как поперечные двигатели, они снижают отклонения и обеспечивают стабильную и безопасную мощность.

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 общие спецификации для всех устройств плавного пуска, но существует больше, в зависимости от конкретных моделей и функций.

Тип нагрузки

Устройства плавного пуска

чаще всего используются в сочетании с трехфазными двигателями, так как эти двигатели переменного тока имеют высокие пусковые токи и крутящие моменты. Важно знать, какая нагрузка (двигатель и двигатель) будет использоваться с точки зрения силы тока (в амперах) и мощности (кВт или л.с.), поскольку 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 / избыточную мощность двигателя, но также будет влиять на то, как запитывается сам пускатель.

Элементы безопасности

Большинство устройств плавного пуска поставляются с механизмами байпаса, которые замыкают цепь стартера на полное напряжение при заданных скоростях. При длительном использовании важно иметь средства безопасности, которые предотвратят повреждение цепи при коротком замыкании, например, реле защиты от тепловой перегрузки от перегрузки по току и перенапряжения. Также знание максимального дисбаланса между фазами поможет поддерживать систему в рабочих параметрах.Наконец, наличие некоторого вида регистрации данных для записи записей о неисправностях также может помочь в поиске и устранении неисправностей во время технического обслуживания.

Монтаж, корпус и размеры

Способ установки устройств плавного пуска важен, так как их способность охлаждать зависит от их ориентации. Большинство устройств плавного пуска поставляются с рекомендациями относительно того, как и где устройство должно быть установлено (например, вертикально и на плоской поверхности), а также с указанием максимального вертикального уклона для предотвращения накопления тепла. Размеры также важны, так как для устройства плавного пуска должно быть достаточно места, а также достаточно места, чтобы оно оставалось холодным.

Заявки и критерии отбора

Устройства плавного пуска

лучше всего использовать в приложениях, где требуется медленный пуск, но мощный двигатель. Они обычно используются в таких применениях, как воздушные фильтры в зданиях, где двигатель должен приводить в действие большой вентилятор. Если бы в этом случае не использовалось устройство плавного пуска, вентилятор запустился бы на высоких скоростях и снизил бы эффективность фильтрации, а также потенциально повредил бы двигатель из-за высокой инерционной нагрузки. Точно так же устройства плавного пуска находят применение в системах водоснабжения, где воду необходимо медленно откачивать, чтобы предотвратить повышение давления.Наконец, конвейерные системы выигрывают от устройств плавного пуска, поскольку они должны ускорять предметы из состояния покоя без рывков, иначе предметы могут упасть с ленты. Устройства плавного пуска также являются популярными модификациями старых пускателей с пониженным напряжением, поскольку они более управляемы, программируются и эффективны.

Устройства плавного пуска

обеспечивают плавное, плавное ускорение энергоемких двигателей, которые в противном случае могут вызвать перегрузку их энергосистем. Используйте приведенные выше характеристики и поговорите со своим поставщиком, чтобы обеспечить 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 больше контроля, снижают риск повреждения и повышают эффективность, поэтому их первоначальная стоимость окупается за периоды эксплуатации. Любые приложения, которые имеют высокую инерционную нагрузку и большой бросок тока, должны серьезно рассмотреть устройство плавного пуска, иначе они рискуют непреднамеренными движениями, отказами и ненужными задержками.

Сводка

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 Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.motioncontroltips.com/when-do-you-need-a-soft-starter-for-an-ac-motor/
2. http://docs.elmarkholding.eu/LOW%20VOLTAGE%20POWER%20DISTRIBUTION/Motor%20Control%20and%20Protection/Starters/Soft%20Starters/Technical%20specification-%20Soft%20starter%20ELM%202500.pdf
3. https://realpars.com/soft-starter/
4. http://ucc.colorado.edu/siemens
5. https://literature.rockwellautomation.com
6. https://www.ee.co.za/article/choosing-variable-frequency-drive-soft-starter-needs.html

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Однофазное устройство плавного пуска — celduc® relais

Мы рады представить наш новый однофазный устройство плавного пуска SYMC, которое плавно запускает двигатели, увеличивая таким образом срок службы механических элементов системы (без ударов).Он также снижает пусковой ток, чтобы ограничить пиковое потребление энергии.

Это новое устройство разработано с учетом высочайшего качества и разработано специально для однофазных двигателей 32A / 230Vac с пусковым конденсатором (например, компрессор для тепловых насосов или холодильных камер).

Разработанный группой исследований и разработок celduc® relais в компании Sorbiers, Франция, этот новый продукт еще раз демонстрирует приверженность компании celduc® relais инновациям и техническому совершенству.

Это новое устройство поставляется в корпусе, который легко умещается в небольшом пространстве, доступном в шкафах для оборудования, и поставляется с адаптером для DIN-рейки.

Для переключения конденсаторов и двигателя используется только твердотельная технология, в отличие от почти всех продуктов конкурентов, которые можно найти на рынке. Это позволяет увеличить ожидаемый срок службы.

Основные технические преимущества:

— Пусковой ток ограничен до 45A : в бытовых условиях этот мягкий пускатель позволяет избежать финансовых штрафов со стороны электроснабжения и позволяет во Франции соответствовать NFC15-100 в отношении ограничения пускового тока.

— Защита двигателя от перегрузки

— Диагностическая информация : в случае аномального тока двигателя или напряжения сети, или при возникновении внутренней неисправности.Зеленый светодиод используется как для состояния управления, так и для индикации аварийных сигналов.

— Устройство плавного пуска на базе тиристора и управление с помощью микропроцессора : эффективность и рабочие характеристики

— Пусковой и рабочий конденсатор: внешний, не входит в комплект . Это позволяет производителю использовать надежные и качественные конденсаторы, а также легко заменять их при необходимости. Специальные соединения упрощают электромонтаж.

— Сделано во Франции и спроектировано в соответствии с EN60947-4-2

См. SYMC0000 или SYMC0001

Завод Инжиниринг | Устройство плавного пуска 101: как они работают?

Повреждение двигателя происходит в результате механического износа и больших пусковых токов.Как правило, частотно-регулируемые приводы (ЧРП) помогают предотвратить износ механических компонентов. ЧРП замедляют запуск и остановку трансмиссии. Устройство плавного пуска — жизнеспособный вариант, если невозможно использовать частотно-регулируемый привод с двигателем. Устройство плавного пуска сводит к минимуму первоначальное воздействие двигателя при запуске. Устройство плавного пуска снижает этот удар после прекращения работы.

Как работают устройства плавного пуска?

Приложения с двигателем полагаются на частотно-регулируемые приводы или устройства плавного пуска. Эти устройства предотвращают повреждение или значительную нагрузку на продукт, транспортируемый машиной.К типам оборудования, для которого применяется устройство плавного пуска, относятся насосы, вентиляторы и конвейеры. Кроме того, в других приложениях, таких как движущиеся пешеходные дорожки и эскалаторы, используются устройства плавного пуска для экономии энергии. При необходимости это оборудование останавливается и запускается автоматически.

Устройства плавного пуска повышают напряжение ступенчато, в зависимости от области применения. Таким образом, двигатели не сразу получают полное напряжение. Запаздывающая мощность предохраняет их от повреждений с течением времени.

В отличие от привода с регулируемой скоростью (VSD), устройство плавного пуска не изменяет скорость двигателя.Существуют тиристоры, такие как кремниевые выпрямители (SCR) или твердотельные переключатели в устройстве плавного пуска. Эти компоненты позволяют напряжению увеличиваться медленнее и заставляют двигатель работать на полной скорости с разными интервалами.

Одна, две и три фазы

В трехфазных двигателях используются конструкции SCR-SCR и SCR-диоды. SCR-SCR предлагает полный контроль волны. SCR-диод имеет тенденцию генерировать нежелательные гармоники и требует более высокого пускового тока.В однофазном агрегате ему не удается снизить пусковой ток, хотя он управляет пусковым моментом. Эта проблема является причиной того, почему этот блок не подходит для приложений, которые работают с высокими инерционными нагрузками или частыми циклами. Что касается двухфазного агрегата, то для защиты двигателя требуется автоматический выключатель или тепловое реле. Более того, этот блок не изолирует все фазы двигателя.

В отличие от одно- и двухфазных агрегатов, трехфазные агрегаты могут обеспечивать полный и максимальный контроль. Таким образом, эти устройства обеспечивают лучший контроль как крутящего момента, так и тока.

Работа с открытым или закрытым контуром

Устройство плавного пуска работает по разомкнутому или замкнутому контуру. Конструкция с разомкнутым контуром не предусматривает никакой обратной связи по току. Разомкнутый контур управляет фазой пуска с предварительно выбранным профилем напряжения, не защищая двигатель. С другой стороны, конструкция с замкнутым контуром обеспечивает токовые функции и защиту двигателя. Эта комбинация позволяет пользователям выбирать предпочтительный уровень стартового тока.

Профиль пускового напряжения в системах с разомкнутым контуром следует заранее заданному нарастанию независимо от скорости двигателя или потребляемого тока.Наиболее подходящая настройка обеспечивает пусковой момент электродвигателя. Хотя эти стартеры делают движение более плавным, они не способны создавать какой-либо определенный крутящий момент. В случае пускателя с обратной связью он контролирует выход и автоматически регулирует входное напряжение для достижения заданного напряжения.

Другие блоки с обратной связью регулируют напряжение только для поддержания постоянного ускорения. Существуют системы линейного изменения напряжения, которые контролируют входной ток в одной фазе.Следующим шагом является сравнение с заданным значением. Последний шаг включает в себя линейное нарастание, когда генерируется большее количество тока.

Когда речь идет о машинах, которым требуется переменный начальный крутящий момент, таких как грузовые конвейеры, рекомендуется использовать устройство плавного пуска с линейным изменением тока. Это устройство принимает ток от начального значения до заданного предела в течение определенного периода времени.

По большей части приложения, которые используют 75 л.с. или более, выигрывают от устройств плавного пуска. Некоторые из них включают мельницы и оборудование для производства бумаги.Это оборудование должно достичь полной нагрузки в течение определенного периода времени, чтобы предотвратить повреждение определенного оборудования, расположенного в трансмиссии. Ограниченный уровень ускорения необходим, например, во избежание чрезмерной нагрузки зубьев шестерни на нагретые цилиндры сушилок для бумаги.

Зачем устанавливать устройства плавного пуска

Есть несколько преимуществ, связанных с установкой устройств плавного пуска, работающих с двигателями. В качестве основного преимущества эти устройства способствуют плавному запуску двигателя без сбоев и рывков.Этот метод запуска двигателя приводит к пошаговому регулированию пускового тока путем изменения начального напряжения.

Другие причины для установки устройства плавного пуска в двигатель включают повышение эффективности и контролируемое ускорение.