Использование Soft Starter - Устройства плавного пуска двигателя

Устройства плавного пуска - это полупроводниковые устройства, которые можно использовать вместо пускателей двигателей по всей линии, чтобы уменьшить скачок пускового тока, вызванный большими нагрузками. Это может минимизировать механическое повреждение ремней, зубчатых колес и цепей. Устройство плавного пуска также может предотвратить сотрясение ценных продуктов при транспортировке материалов.

Помимо технологии плавного пуска, которая запускает двигатель медленно и контролируемым образом, твердотельный плавный пускатель обладает дополнительной способностью защищать двигатель от перегрузки. Он обеспечивает эту защиту с помощью электромеханических или электронных средств. Обе модели имеют полностью программируемую электронную защиту от перегрузки, которая соответствует требованиям кода. Возможность программирования устройства плавного пуска позволяет преодолеть разрыв между пуском при полном напряжении и инверторами, сохраняя при этом гибкость последнего. Другая форма устройств плавного пуска - контроллеры двигателя - использует другой подход для контролируемого управления скоростью двигателя. Они используют обмотки трансформатора для подачи ограниченного напряжения питания на двигатель для запуска, а затем используют рабочий контактор для нормальной работы на полной скорости.

Использование и преимущества устройства плавного пуска

1. Может быть легко перенастроен;
2. Включает мониторинг и диагностику для защиты двигателя и управления от скачков напряжения, перегрева, пониженного напряжения или внутренних неисправностей;
3. Включает контроль ограничения тока для более плавных ускорений;
4. Может использоваться в нереверсивные и реверсивные приложения;
5. Модели пускателя с твердотельным включением включают в себя передовые функции защиты двигателя, в том числе под нагрузкой, фазовый дисбаланс и электронный сдвиговый штифт;
6. Включает возможность медленного бега для настройки машины / процесса;
7. Обеспечивает регулируемое управление ускорением рампа;
8. Доступно в диапазоне от 3 до 200 л.с. при 230 В переменного тока, от 3 до 1200 л.с. при 460 В переменного тока и от 5 до 1400 л.с. при 575 В переменного тока.

Устройства мягкого закуска бывают разных размеров. Миниатюрные устройства плавного пуска не превышают по размеру колоду карт. Устройства мягкого пуска также бывают больших размеров для крупных двигателей. Одним из наиболее распространенных мест, где можно найти устройства плавного пуска, являются большие океанские корабли. Суда используют устройства плавного пуска для запуска своих двигателей, управления электрическим потоком и запуска вспомогательных двигателей, таких как насосы или кондиционеры, когда они необходимы.

Что такое Устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска является по своей сути магнитным пускателями с компенсацией ( FCMA) Плавный пускатель по существу состоит из преимущественно индуктивного импеданса, включенного последовательно с обмотками двигателя для управления током двигателя через делитель потенциала. Индуктивное сопротивление последовательно с обмотками двигателя. Когда двигатель достигает полной скорости, а напряжение на клеммах двигателя достигает примерно 90-96%, устройство закорачивания отключает амплитуды магнита из цепи двигателя, и двигатель работает в нормальных рабочих условиях. Индуктивное сопротивление последовательно с обмотками двигателя с закорачивающим устройством. 

Конструктивно магнитный пускатель с компенсацией потока является чрезвычайно прочным устройством, состоящим из магнитопровода и обмоток достаточного размера. Следует подчеркнуть, что в системе нет внешнего контура управления, и изменение полного сопротивления является естественной характеристикой системы, достигаемой благодаря подходящей конструкции и геометрии обмотки. Это приводит к 100% надежности работы.

Устройства плавного пуска Altistart 01 предназначены для ограничения пускового момента, плавного пуска и торможения асинхронных двигателей. Использование устройств Altistart 01 улучшает пусковые характеристики асинхронных двигателей, обеспечивая контролируемый, безударный, плавный пуск. Они позволяют исключить механические удары, являющиеся причиной преждевременного износа, уменьшить затраты на ремонт, сократить простои оборудования. Altistart 01 ограничивают момент и броски тока при пуске механизмов, для которых не требуется большой пусковой момент. Устройства плавного пуска предназначены для следующих простых применений: конвейеры; ленточные транспортеры; насосы; вентиляторы; компрессоры; автоматические двери; небольшие краны; механизмы с ременной передачей.

Принцип работы устройства плавного пуска

Традиционно магнитные пускатели были приравнены к реакторам с насыщаемым сердечником, которые работают по принципу наложения магнитных потоков в аддитивном режиме, тем самым насыщая магнитный сердечник и изменяя полное сопротивление. Они нашли ограниченное применение в цепях переменного тока, потому что они требуют возбуждения постоянного тока и генерируют существенно высокий процент вредных гармоник в текущем сигнале из-за насыщения ядра.

Магнитный пускатель с компенсацией потока (FCMA) является полной противоположностью реактора с насыщенным сердечником. FCMA работает по принципу противодействия потоку вместо добавления потока и, следовательно, работает всегда в линейной ненасыщенной зоне магнитной цепи. Противоположные флюсовые связи наложены на одну и ту же магнитную цепь, что снижает общий поток и, следовательно, уменьшает полное сопротивление.

Связь всего потока = связь основного потока - связь потока оппозиции

NI = N1 х I1 - N2 х I2

Система предназначена для обеспечения заданного постоянного тока в обмотках двигателя в пусковой зоне. Основной поток генерируется током в обмотке двигателя, а противоположный поток генерируется противо-ЭДС двигателя при увеличении скорости двигателя. Таким образом, суммарный поток уменьшается, что позволяет постепенно увеличивать напряжение двигателя от 50% до 96%, в то же время поддерживая ток в пределах установленного предела, тем самым обеспечивая плавный пуск. Фактически, уменьшенный пусковой ток позволяет более тщательно калибровать защитные реле. FCMA устройства плавного пуска достигает этого с помощью уникальной системы магнитного потока, не компенсируется насыщением магнитного усилителя для регулирования тока двигателя и, следовательно, плавно наращивается крутящий момент двигателя во время ускорения.

Основные особенности Soft Starter - устройства плавного пуска

Вот основные особенности и преимущества устройства плавного пуска:

1. Самый быстрый срок окупаемости;
2. Избегает гидравлического удара в системах водоснабжения;
3. Прост в установке и доступнее в управлении, чем частотные преобразователи;
4. Обеспечен встроенной защитой;
5. Разработан для экстремальных условий эксплуатации;
6. Программируемые пределы тока и крутящего момента;
7. Программируемое ускорение и замедление;
8. Два заданных предельных значения тока;
9. Мгновенная защита.

Последовательность мягкого запуска

Устройство плавного пуска обычно работает в четыре этапа:

1. Запуск
2. Период ожидания
3. Оптимизация энергии
4. Стадия запуска

Для конфигурации с разомкнутым контуром

С момента подачи команды пуска система сначала устанавливает фиксированную задержку (от 3 до 300/500 мс) для самоконтроля, а затем вызывает подачу напряжения на клеммы двигателя для достижения момента отрыва.

Напряжение затем линейно нарастает, обеспечивая постепенное увеличение напряжения на клеммах двигателя от минимального до максимального напряжения. В конце периода линейного изменения напряжение на клеммах двигателя равно входному напряжению источника питания. Стандартно напряжение в точке минимума составляет до 40% от напряжения питания. Однако это можно изменить в соответствии с требуемыми условиями.

Ток, потребляемый любым двигателем, ускоряющимся из положения покоя в конфигурации с разомкнутым контуром, зависит от выбранного значения скорости. Чем короче время разгона, тем больше пиковый пусковой ток. Почему выбирают одно время старта, а не другое?

Для каждого двигателя и системы с приводной нагрузкой существует естественное время старта, при котором ускорение нагрузки и двигателя соответствуют скорости увеличения выходного напряжения устройства плавного пуска. Выбор короткого времени увеличит скорость ускорения и потребляемый пусковой ток; более длительное время продлит время, пока нагрузка не достигнет полной скорости, и уменьшит пусковой ток.

Это может быть преимуществом в зависимости от конкретного применения и, возможно, от того, что удобно сопоставлять с соответствующим технологическим оборудованием.

Устройство плавного пуска при конфигурации с замкнутым контуром

Эта конфигурация устройства плавного пуска используется в тех случаях, когда ведомая нагрузка имеет особенно высокую инерцию, иначе ее трудно запустить. Например, при применении с перемешиванием, когда среда является густой и неподатливой в начале процесса.

Время ускорения таких нагрузок может отставать от скорости увеличения скорости линейного напряжения, даже если выбрано большое время линейного изменения. Однако при таких нагрузках может потребоваться выбрать короткое время разгона, чтобы обеспечить достаточный пусковой момент. Короткое время пуска быстро поднимет напряжение, но характер нагрузки не позволяет скорости двигателя соответствовать ей. Результатом может быть избыточная текущая загрузка.

Эта проблема решена с помощью функции ограничения тока, которая останавливает линейное изменение, когда токовый выход достигает предварительно выбранного предела. Затем время старта удерживается до естественного падения тока. Функция ограничения тока активна только в течение периода линейного изменения последовательности плавного пуска. Управление в замкнутом контуре требует непрерывного измерения и обратной связи по току, подаваемому на клеммы двигателя.

Период задержки

Период задержки начинается, когда выходное напряжение достигает максимума, и этот период равен выбранному времени линейного изменения, приблизительно равному 10 секундам.

Период выдержки поддерживает постоянное напряжение на максимуме, чтобы дать достаточно  времени для двигателя и его приводной нагрузки установить устойчивое состояние после завершения ускорения и до того, как устройство плавного пуска автоматически перейдет в режим оптимизации энергии.

Стадия оптимизации

Ступень оптимизации энергопотребления — это нормальное рабочее состояние устройства плавного пуска, когда двигатель развивает номинальную скорость и управляет нагрузкой с требуемым крутящим моментом. Стадия оптимизации энергопотребления после периода выдержки продолжается до тех пор, пока не будет подана команда останова.

В течение периода запуска и задержки система вычисляет опорное значение коэффициента мощности. Для оптимизации энергопотребления это значение постоянно сравнивается с рабочим коэффициентом мощности. На выходе компаратора система непрерывно вычисляет, регулирует и обновляет точки зажигания тиристоров, так что общая энергия, подаваемая на двигатель, соответствует требованию крутящего момента нагрузки без потери энергии при перегрузке двигателя. Таким образом, коэффициент мощности на клеммах питания поддерживается на максимально возможном уровне для каждого условия нагрузки.

Управление коэффициентом мощности никоим образом не снижает способность двигателя реагировать на нагрузку. И на производительность двигателя это не влияет. Эта функция устройства плавного пуска представляет собой чисто электрическую функцию, которая обеспечивает постоянную подачу двигателем требуемого крутящего момента, но позволяет получать только точную величину тока намагничивания, необходимую для поддержания выходного крутящего момента.

Без этой функции двигатель будет потреблять максимальный ток намагничивания независимо от нагрузки. Эффект функции оптимизации энергопотребления - совокупная экономия потребления энергии.

Функция мягкий останов

Это уникальная особенность устройства плавного пуска. Его эффект состоит в том, чтобы предотвратить нежелательно внезапное замедление нагрузки. Это полезно в различных механических погрузочно-разгрузочных и конвейерных системах и во многих гидравлических насосных операциях, где внезапное удаление входного сигнала привода может вызвать нежелательные эффекты, такие как гидравлический удар в трубопроводах.

Время плавного останова работает для снижения напряжения на клеммах двигателя до 40% от максимального значения, при этом тиристоры отключаются. Двигатель остановливается.

Сравнение: Плавного пуска и Магнитного пускателя

Различия в возможностях

Отличия в Защите

Экономичность

Преимущества устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска используются на двигателях высокого напряжения для следующих преимуществ:

1. Плавный запуск благодаря регулированию крутящего момента для постепенного ускорения системы привода, что предотвращает рывки и продлевает срок службы механических компонентов.
2. Снижение пускового тока для достижения отрыва и удержания тока во время ускорения для предотвращения механического, электрического, термического ослабления электрического оборудования, такого как двигатели, кабель и провод, трансформаторы и распределительные устройства.
3. Повышение режима запуска двигателя за счет уменьшения повышения температуры в обмотках статора и питающего трансформатора.
4. Микропроцессорная версия устройства плавного пуска имеет управляемый программный ответ на полной скорости, что позволяет экономить энергию, какой бы ни была нагрузка. Из-за тенденции превышения номинальной мощности двигателя эта функция имеет преимущества для большинства установок, а не только для тех, где нагрузка является переменной.
5. Улучшение коэффициента мощности является встроенным средством самоконтроля. Когда двигатель работает с нагрузкой менее полной, сравнительная реактивная составляющая тока, потребляемого двигателем, излишне высока из-за намагничивания и связанных с этим потерь. Следовательно, потери, зависящие от напряжения, сводятся к минимуму благодаря пропорциональной нагрузке составляющей активного тока, и в результате коэффициент мощности также улучшается одновременно.

Области применения устройства плавного пуска

Это основные приложения устройства плавного пуска:

• Сталелитейная промышленность (Прокатные станы и технологические линии)
• Цементная промышленность
• Сахарные заводы
• Бумага и целлюлоза
• Резина и пластик
• Текстильная промышленность
• Применение станков
• Энергетический сектор
• Схема водоснабжения
• Различные применения для управления процессами

Заключение

Пусковые характеристики асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, использующих устройства плавного пуска, обеспечивают значительную экономию электрической энергии. Оптимальные преимущества достигаются, когда работа двигателя включает частые циклы пуска или останова, но, тем не менее, может оказаться целесообразной в системах, которые работают и непрерывно.

Напомним, что интернет-портал ELMAR компании АСТ-Светотехника, которая является официальным партнером таких всемирно известных электротехнических компаний, как: LAPP KABEL, Philips, Osram-Ledvance, Legrand, ABB, Schneider Electric и др. Покупая продукцию под этими брендами, АСТ-Светотехника гарантирует, что покупатель защищен от покупки фальсификата и воспользовавшись нашими услугами, будет обладателем исключительно аутентичного электротехнического продукта. Заказать и купить кабель, провод, светодиодные лампы, в том числе и светодиодные филаментные лампы, а также лед-светильники, низковольтное оборудование и другую продукцию можно по телефонам: (044)593-9818 или +38 (097) 439-6335