Главная проблема асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором возникает в момент начала работы: высокое значение пускового тока и большие нагрузки на механические узлы оборудования. Благодаря прогрессу в сфере силовой микропроцессорной техники и электроники, на помощь приходит устройство плавного пуска.
Задача данного прибора состоит в осуществлении процесса равномерного пуска тока в асинхронные двигатели.
Для чего это нужно
Это необходимо для устранения проблем. Основная проблема, которую решает устройство плавного пуска – подача напряжения на электродвигатель, начиная с 0В до номинального значения скачкообразным образом. Высокое значение пускового тока получается, благодаря недостаточному омического сопротивлению обмотки статора на электродвигателе. В это время установление индуктивного сопротивления происходит только тогда, когда устройство начинает работать, т.е. начиная с момента запуска и подачи тока до выхода электродвигателя в состояние сопротивления, все это влечет за собой существенное повышение значения силы тока. Получаемый высокий ток при пуске достигает увеличения в 6-8 раз превышающего номинальное значение потребления тока.
Запуск двигателя возможен лишь при достаточном значении мощности источника тока. В реальности так происходит не всегда. Часто мощности источника питания двигателя не хватает для обеспечения такого высокого тока. Это приводит к снижению питающего напряжения. Регулярные скачки напряжения и увеличение тока приводят к поломкам.
Еще одним негативным фактором пуска прямо от сети является степень возлагающихся нагрузок исполнительные механизмы. Последнее происходит также из-за неравномерного напряжения. С целью избежать поломок необходимо обеспечивать буферный запас прочности, что отобразится на затратной зачти бюджета.
Превышение номинального тока и пускового момента находит свое отображения в двух группах проблем:
1. В случае быстрого пуска возможны гидравлические толчки, внезапные рывки и прочие механически повреждениям.
2. Пуск слишком тяжелый, отсутствует возможность завершения данного процесса.
Тяжелым пуск является для питающего механизма сети. Сеть должна обеспечивать током систему, но не может априори. Это характеризуется через отключение автоматов при пуске на выходе системы, во время пуска отключаются некоторые реле и гаснут лампочки, происходит остановка питающего генератора.
Еще одним «тяжелым пуском» считается тот случай, когда происходит разгон двигателя, но этого не хватает для достижения номинальной части, это приводит к срабатыванию автоматов на выходе. Такая ситуация часто встречается на двигателях крупных промышленных вентиляторов с высокой скоростью вращения лопастей.
Использование УПП помогает в:
· устранении рывков в механической части в момент запуска;
· снижении перегрева электродвигателя;
· распределении напряжения пускового тока;
· устранении гидравлических толчков;
· экономии на ремонте;
· снижении степени износа оборудования;
· настройке пускового момента;
· уменьшении потерь после разгона.
Процесс плавного пуска
Суть функционирования данного устройства состоит в напряжении, идущем от сети, при этом устройство создает барьер в фазах – симисторы (тиристоры) (рис 1.). Это дает возможность управления напряжением.
рис. 1
В конкретные временные промежутки на регулирующие тиристоры направляется напряжения, за этим следует «открытие» последних и возможность оператора управлять напряжением. Это помогает контролировать механические нагрузки в управляемой электромеханической системе. Такая возможность помогает плавно прекратить работу электродвигателя.
Устройство имеет ряд серьёзных недостатков:
1. УПП справляется лишь с малыми нагрузками.
2. Иногда запуск двигателя возможен только при вовсе отключенной нагрузке.
3. Двигатель может перегреться если время запуска увеличено. Перегреться также могут и полупроводниковые элементы устройства, что повлечет за собой поломку.
4. В случае снижения напряжение - это повлечет за собой снижение крутящего момента.
В более дорогостоящих устройствах, делящихся по принципу влияния на амплитудные частоты, отсутствуют данные недостатки.
Функциональные возможности
Возможность управления подаваемым напряжением, должна производиться так, чтобы подающий ток изменился по необходимым параметрам. Простейшее устройство плавного пуска, которое не имеет описанной возможности, управляет напряжением во временных функциях. Это означает, что напряжение медленно растет от минимального к значению номинального за определенный отрезок времени. Довольно часто это решает вопрос быстрого пуска. В том случае, если главная цель – это ограничение тока, то необходимо прибегнуть к функции точного регулирования. Это становится крайне важным, когда по причине ограничения мощности сети превышение значения допустимого тока может привести к аварийной ситуации. Устройство плавного пуска со встроенным контроллером может создать плавное наращивание тока в начале пуска, что всегда поможет в работе от генератора, который остро отвечает на внезапные скачки нагрузки.
Классификация
Выделяют устройства с обратной связью и без. Первый вариант – устройство с обратной связью считается более совершенным, чем с отсутствием таковой. Суть обратной связи заключается в контроле фазового диссонанса тока и напряжения сети в обмотках статора. Использование полученных данных производится для точного запуска с минимумом затрат пускового тока, при этом сохранив необходимое значение крутящего момента. Еще одной функцией полученных данных является защита от износов, перегрузок, дисбаланса фаз и т.д. Такие устройства представлены фирмами Prostar, SIEMENS, Веспер, Schneider Electric и т.д.
Устройство без обратной связи является самым распространённым. Регулировка напряжения происходит по 2-3 фазам по заранее заданному алгоритму. Программа алгоритма предусматривает указание пользователем времени и начального значения напряжения при запуске. В таком случае появляется возможность плавной остановки, пусковой ток и крутящий момент уменьшаются. Недостаток заключается в том, что момент невозможно регулировать исходя из нагрузки сети.
На текущий момент времени, некоторые производители могут похвастать улучшенными устройствами пуска, которые имеют следящие цепи. Характерной особенностью является функция мониторинга нагрузок ежесекундно. Это означает, что следящие цепи подходят приводам, которым свойственен тяжелый пуск. Для устройств с тяжелым пусковым моментом, как правило, рекомендуют преобразователи частоты, но степень развития НТП позволяет использовать пусковое устройство, что экономит энергозатраты.
Количество фаз устройства
Как говорилось выше, бывают двухфазные и трёхфазные устройства. Исходя из названия, в двухфазных устройствах плавного пуска ключи размещены в 2-х фазах. В трехфазных последняя ступень подключается непосредственно к двигателю. Положительными моментами является цена, относительно небольшой размер и снижение интенсивности нагрева. Негативной стороной является диссонанс потребления тока, который сильно сказывается на износе двигателя, хоть это и частично скрадывается алгоритмами управления. Если устройство не будет запускаться часто – этот недостаток аннулируется.
