Устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска (УПП) — механическое, электротехническое (электронное) или электромеханическое устройство, используемое для плавного пуска (остановки) электродвигателей с небольшим моментом страгивания (например с вентиляторной характеристикой) рабочей машины.

Содержание

1 Назначение
2 Принцип действия
3 Синонимы
4 Примечания
5 Литература
6 Ссылки

Назначение [ править | править код ]

Управление процессом запуска, работы и остановки электродвигателей:

плавный разгон;
плавная остановка;
уменьшение пускового тока;
согласование крутящего момента двигателя с моментом нагрузки.

Во время пуска крутящий момент за доли секунды часто достигает 150—200 % от номинального, что может привести к выходу из строя механической части привода. При этом пусковой ток может быть в 6—8 раз больше номинального, из-за этого в местной электрической сети возникает падение напряжения. Падение напряжения может создавать проблемы для других нагрузок сети, а если падение напряжения слишком велико, то может не запуститься и сам двигатель. Применение устройств плавного пуска обеспечивает ограничение скорости нарастания и максимального значения пускового тока в течение заданного времени (после применения УПП значение пускового тока уменьшается до 3-4 номинальных). В электронных устройствах плавного пуска ограничение тока достигается путём плавного нарастания напряжения на обмотках электродвигателя. Это позволяет во время пуска удерживать параметры электродвигателя (ток, напряжение и т. д.) в безопасных пределах, что снижает вероятность перегрева обмоток и устраняет рывки в механической части привода, а также вероятность возникновения гидравлических ударов в трубах и задвижках в момент пуска и остановки. В конечном итоге правильно выбранное и настроенное устройство плавного пуска повышает показатели долговечности и безотказности электродвигателя и его привода.

Принцип действия [ править | править код ]

Мгновенное значение электромагнитного момента двигателя зависит не только от угловой скорости, параметров двигателя и параметров системы питания, но и от производных этих величин и их начальных значений [1] .

Вариация многих переменных значительно расширяет возможности управления динамическими режимами работы асинхронных электроприводов. Контактная коммутационная аппаратура позволяет реализовать только некоторые частные случаи формирования переходных процессов, связанных с введением в цепи двигателя сопротивлений и гашением его незатухающего магнитного поля, также могут использоваться тормозные колодки, жидкостные муфты, магнитные блокираторы, противовесы с дробью и прочее. Другими словами, возможны частные решения воздействием только на параметры двигателя. Применение в качестве коммутационных аппаратов магнитных усилителей позволяет дополнительно реализовать только воздействие на производную изменения напряжения.

Реализация большинства возможных способов формирования динамических характеристик стала принципиально осуществимой только с появлением полупроводниковых управляемых вентилей, которые из-за бесконтактности, безынерционности и легкости изменения среднего значения пропускаемого тока оказываются почти идеальными коммутирующими элементами для управления асинхронными электродвигателями.

Тиристорные коммутаторы (софтстартеры) и преобразователи частоты на основе управляемых вентилей позволяют сравнительно просто не только задавать требуемый темп изменения приложенного напряжения и создавать необходимые начальные условия, но также осуществлять фазовое регулирование в цепях двигателя и менять параметры системы питающих напряжений. Эти возможности делают не только принципиально возможным, но технически осуществимым и практически целесообразным управление электромагнитными переходными моментами и, следовательно, динамикой асинхронного электропривода.

В зависимости от характера нагрузки устройства плавного пуска обеспечивают различные режимы управления электродвигателем, реализуя ту или иную зависимость между скоростью вращения электродвигателя и выходным напряжением.

Режим с линейной зависимостью между напряжением и частотой (U/f=const) реализуется простейшими преобразователями частоты для обеспечения постоянного момента нагрузки и используется для управления синхронными двигателями или двигателями, подключенными параллельно. Для регулирования электроприводов насосов и вентиляторов используется квадратичная зависимость напряжение/частота (U/f 2 =const). К более совершенным методам управления относятся метод управления потокосцеплением (Flux Current Control — FCC), и метод бессенсорного векторного управления (Sensorless Vector Control — SVC). Оба метода базируются на использовании адаптивной модели электродвигателя, которая строится с помощью специализированного вычислительного устройства, входящего в состав системы управления преобразователя [2] .

Синонимы [ править | править код ]

УПП, устройство мягкого пуска, плавный пускатель, мягкий пускатель, софтстартер

УБПВД — устройство безударного пуска высоковольтных двигателей.

Устройства плавного пуска (Софтстартеры). Виды и работа

Устройства плавного пуска (УПП)(Софтстартеры) представляет механизм, обеспечивающий плавный рост пусковых характеристик электродвигателей. Он смягчает процесс запуска и остановки работы электродвигателя.

Функции и возможности устройства плавного пуска

У двигателей, запустившихся в работу напрямую, характеристики значительно превышают номинальные значения. Повышенные значения пусковых токов и крутящего момента при пуске, являются источниками повреждений, это механические рывки, повреждения изоляции обмотки, перегрев, тяжелый старт и прочих проблем с электродвигателем. Но с помощью плавного пуска все нежелательные неисправности можно предупредить, поэтому электрические двигатели нуждаются в устройстве плавного пуска (УПП).

Читать еще: Давление форсунок двигателя д245

Главные функции УПП:

Плавный разгон и остановка.
Уменьшение пускового тока.
Согласование момента нагрузки с крутящим моментом двигателя.

В УПП напряжение на обмотках электродвигателя постепенно нарастает, обеспечивая ограничение тока. Благодаря этому, параметры электромашины при запуске сохраняются в неопасных пределах.

Устройство УПП

УПП выпускаются разных модификаций и могут отличаться принципом работы. Но все софтстартеры имеют одинаковые главные составляющие части.

Основные компоненты УПП:

Тиристоры. Эти элементы регулируют напряжение, которое подаётся на электродвигатель.
Блок печатных плат. Эта часть софтстартеров управляет тиристорами.
Радиаторы, вентиляторы. Эти приборы необходимы для рассеивания тепла.
Трансформатор тока. Благодаря этому компоненту, осуществляется измерение тока.
Корпус.

Некоторые устройства плавного пуска оснащены клавиатурой и дисплеем. Также в зависимости от типа софтстартера, прибор может быть оборудован встроенным реле перегрузки, из-за чего отпадает потребность во внешнем реле.

Принцип действия УПП

Регулировка пусковых характеристик осуществляется по двум принципам:

Механическому.
Электрическому.

Механические УПП:

Простой способ осуществить плавный запуск двигателя заключается в принудительном удерживании усиливающейся скорости вращения с помощью тормозных колодок, жидкостных муфт и других элементов.

Этот способ имеет существенные минусы:

Уменьшение напряжения снижает крутящий момент на валу.
Продолжительный старт мотора повышает риск перегрева двигателя.
Длительный запуск может привести к перегреву полупроводниковых компонентов УПП, после чего они могут выйти из строя.

Также механическое управление пуском осуществляется исключительно при небольших нагрузках либо запуске двигателя вхолостую.

Электрические УПП считаются более совершенными, их разделяют на два вида по специфике работы:

Амплитудные . Софтстартеры этого типа обеспечивают старт мотора в холостом режиме либо с умеренной нагрузкой. Эти устройства постепенно повышают напряжение на клеммах электродвигателя до предельных показателей.
Частотные (фазовые) . Эти УПП управляют частотными характеристиками фазного тока, не снижая напряжение. Благодаря этому, запустить мотор удается даже при большой нагрузке.

Фазовые УПП предоставляют следующие преимущества:

Возможность осуществлять размеренное прибавление вращательной частоты в рабочем режиме.
Гарантируют стабильность высокой мощности мотора даже при смене скорости вала.

Минусы фазовых УПП:

Сложность монтажа.
Сложная наладка.

Электрические приборы для плавного пускового процесса не имеют таких недостатков, которые могли бы привести к неполадке самого устройства или двигателя. Они всегда оправдывают себя при эксплуатации, но стоят гораздо дороже УПП с механическим управлением.

Виды УПП

УПП разделяют на следующие типы:

Регуляторы напряжения, в которых присутствует функция обратной связи . Это усовершенствованные модели УПП, контролирующие фазовый сдвиг между током в обмотках и напряжением.
Регуляторы напряжение, в которых отсутствует функция обратной связи . Приборы широко используются по сравнению с другими пускателями. Управление в них можно осуществлять по двум либо трем фазам исключительно по указанным ранее параметрам.
Регуляторы пускового момента . Эти приборы могут координировать исключительно одну фазу электродвигателя. А это позволяет контролировать пусковой момент двигателя и совсем незначительно снижать пусковой ток. Можно сказать, эти регуляторы не контролируют ток, его уменьшение малозаметно, поэтому он практически такой, как при прямом запуске. Если такой ток будет протекать по обмоткам двигателя дольше, чем обычно при прямом пуске, то может возникнуть, перегрев электродвигателя. Поэтому этот тип УПП не используется для устройств, требующих снижение пусковых токов. Но их можно использовать для плавного запуска однофазных асинхронных электродвигателей.
Регуляторы тока с обратной связью . Это наиболее прогрессивные устройства для плавного пуска. Они осуществляют прямой контроль над током, что позволяет более точно управлять пуском. Преобладают простой настройкой, а также программированием пускателя. Большая часть параметров устанавливается автоматически.

Приборы, управляющие напряжением и не имеющие обратной связи, являются наиболее распространённым видом УПП. Они бывают двух- и трехфазными. Эти УПП могут контролировать напряжение в двух и сразу в трех фазах двигателя. Регулирование выполняется исключительно по ранее заданной программе, которая включает показатели исходного напряжения пуска и точное время, за которое напряжение должно дорасти до номинального значения. Некоторые модели этих пускателей способны ограничивать пусковой ток, но чаще всего это ограничение связано с уменьшением напряжения при пуске двигателя. Также они могут управлять процессом замедления, медленно снижая напряжение для остановки.

Электрические и механические характеристики этих устройств отвечают всем стандартным требованиям, предъявляемым к УПП. Но более совершенным вариантом этих софтстартеров являются регуляторы, имеющие обратную связь.

Регуляторы напряжения с обратной связью получают данные о токе двигателя и, пользуясь этой информацией, приостанавливают рост напряжения во время запуска. Снижать нарастание напряжения регуляторы начинают тогда, когда током будут достигнуты предельные значения, которые указываются заранее. Такие УПП позволяют осуществлять запуск с минимальным значением тока и удовлетворительным значением крутящего момента. А данные, которые они получают, применяются для организации защит от дисбаланса фаз, перегрузки и пр.

Читать еще: Двигатель kia g4fc характеристики

Применение УПП

УПП эксплуатируются во всех областях промышленности и сельского хозяйства. Их можно применять везде, где присутствует электродвигатель. Но выбирают устройства плавного пуска исходя из нагрузки двигателя, а также частоты запусков.

При небольших нагрузках и не частых запусках следует устанавливать регуляторы без обратной связи или регуляторы пускового момента. Эти УПП подходят для шлифовальных станков, некоторых типов вентиляторов, вакуумных насосов и пр. оборудования с низкими нагрузками.

При частых инерционных запусках и высокой нагрузке рекомендованы регуляторы с обратной связью. Их целесообразно применять в центрифуге, ленточной пиле, вертикальном конвейере, распылителе и т.п.

Достоинства и наличие недостатков

Применение устройства плавного пуска снижает вероятность перегрева двигателя.

Таким образом, можно выделить главные плюсы использования УПП:

Повышают срок службы электродвигателей и других исполнительных устройств, контактирующих с электродвигателем.
Понижают расход энергии.
Снижают затраты на эксплуатацию машин.
Регулирует длительность разгона и торможения электрического двигателя.
Снижает силу электромагнитных помех.
Монтируется и эксплуатируется без особых трудностей.

Недостатки:

Не выполняют возврат направления вращения.
Не контролируют в установившемся режиме частоту вращений двигателя.
Уменьшить пусковой ток до меньших значений, требующихся в момент старта для вращения ротора.

Устройства плавного пуска электродвигателя, считаются распространёнными приборами, решающими проблемы прямого пуска.

Устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска (УПП) для электродвигателей

Мягкий пускатель представляет собой электрическое устройство, которое предназначается для плавного и бесконтактного запуска двигателей. В результате оборудование работает дольше, а безопасность его эксплуатации повышается.

Какие задачи решает софтстартер?

Устройство используется для того, чтобы:

плавно производить разгон и приостановку двигателя;
согласовывать крутящийся момент с объемом нагрузки устройства;
уменьшить величину пускового тока.

Особенность электродвигателя в том, что во время запуска величина крутящегося момента может в 2-3 раза превысить номинальную. Такой резкий скачок в состоянии вывести из строя двигатель, а также привести к падению напряжения в сети. Пусковой ток в начале движения может в 6-8 раз превысить необходимую норму. Мягкий пускатель гарантирует плавный запуск двигателя и постепенное нарастание величины тока в заданном отрезке времени.

Софтстартер ограничивает и максимальную величину тока. Поскольку напряжение на обмотках двигателя растет плавно, его легко удерживать в требуемых границах. В результате сами обмотки не перегреваются, а механические рывки полностью предотвращаются, а устройства надежно защищены от гидроударов.

Если вы правильно подбираете пускатель, то обеспечиваете безопасность работы двигателя и долгий срок службы всей системы в целом.

Основные преимущества мягкого пускателя (софтстартера)

Мягкие пускатели собственного производства компаний имеют ряд неоспоримых преимуществ:

продление срока эксплуатации всей системы и самого двигателя;
снижение вероятности перегрева электродвигателя;
устранение рывков в механической части устройства;
ограждение системы от гидравлических ударов во время запуска или приостановки двигателя;
легкая настройка оборудования;
простой монтаж, так как пускатели не требуют установки дополнительных деталей, вроде температурных и контрольных реле.

Купить устройства плавного пуска по выгодным ценам

Приобрести мягкие пускатели вы можете на сайте. Наши инженеры свяжутся с вами и ответят на все интересующие вопросы.

Тиристорные устройства безударного пуска по схеме регулятора напряжения

Назначение

Устройства, выполненные по принципу тиристорного регулятора напряжения (ТРН), обеспечивают ограничение скорости нарастания и значения пускового тока электродвигателя изменением углов отпирания тиристоров через систему импульсно-фазового управления (СИФУ). В течение заданного времени пуска электродвигателя происходит плавное нарастание напряжения на обмотках статора от нуля до номинального значения. Пусковой ток увеличивается плавно с заданным токоограничением, не создавая ударных электромагнитных моментов, отрицательно сказывающихся на электродвигателе и механизме.

Устройства по схеме ТРН предназначены для безударного плавного пуска высоковольтных асинхронных и синхронных электродвигателей механизмов с «вентиляторной» (квадратично зависимой от скорости) характеристикой нагрузочного момента (центробежные компрессоры, насосы, вентиляторы, дымососы, эксгаустеры и другие аналогичные механизмы). Устройства имеют цифровую систему управления, обеспечивающую удобное программирование настройки параметров. В устройствах предусмотрена связь по высокопроизводительному интерфейсу RS-485 для возможности дистанционного управления от АСУ ТП. Использование удобного пользовательского интерфейса обеспечивает максимально улучшенные сервисно-эксплуатационные характеристики устройства.

Силовые высоковольтные тиристорные блоки (ВТБ) подключаются к внешним устройствам через линейный QSл и шинный QSш разъединители с заземляющими ножами. Это позволяет после запуска электродвигателя проводить необходимые работы на тиристорных блоках.

Для защиты от перенапряжений на входе устройства и параллельно тиристорным блокам установлены ограничители перенапряжений. В устройствах предусмотрены регулируемые уставки токоограничения со шкалой от 1,0 до 4,0 I_ном для обеспечения возможности запуска от одного устройства до нескольких двигателей разной мощности, а также регулируемые уставки времени разгона в пределах до 60 с. Допустимые колебания напряжения вспомогательных цепей: от +10% до -40% от номинального значения, частоты 2% от номинального значения; напряжений силовых цепей 6 кВ и 10 кВ: должны соответствовать ГОСТ 13109.

Читать еще: 406 двигатель волга сколько клапанов

Общий принцип работы СБП

При наличии сигнала «Готовность» системы управления разрешается включение головного высоковольтного выключателя ГВ, подающего силовое напряжение на устройство, и, при исправности тиристоров силовых блоков, выдается команда «Разрешение включения».

При подаче сигнала «Пуск» система управления автоматически изменяет угол управления тиристорами силовых блоков, за счет чего ток двигателя плавно нарастает до значения, необходимого для трогания двигателя и связанного с ним механизма. Это значение пускового тока стабилизируется, и двигатель разгоняется с фиксированным значением пускового тока. В зависимости от скорости для большинства механизмов этот ток составляет (1,5…4) I_ном. Для механизмов с «вентиляторной» нагрузкой пусковой ток может иметь линейно-нарастающую зависимость от времени пуска.

При увеличении скорости двигателя до значения близкого к номинальному двигатель выходит на свою рабочую характеристику, и пусковой ток уменьшается до величины, определяемой фактической нагрузкой двигателя. Система управления при этом полностью открывает тиристоры силовых блоков, и на двигатель подается полное напряжение питающей сети.
После окончания отсчета времени или по спаду тока устройство выдает команду «Окончание разгона», разрешающую включение рабочего выключателя, который перехватывает ток нагрузки на себя. Получив команду «Контроль шунтирования», устройство снимает импульсы управления с тиристоров, запирая тиристоры силовых блоков, а также разрывает их цепи управления. Далее выдается команда «Окончание пуска», и происходит отключение пусковой и головной ячеек. Процесс пуска заканчивается. Повторный запуск возможен при повторной подаче команды «Пуск».

Изоляция.

Защиты устройств:

максимально-токовая;
время-токовая;
от превышения заданного времени пуска двигателя;
от обрыва фазы главных цепей и неполнофазного пуска;
от неисправности тиристоров;
от неисправности устройств формирования импульсов управления тиристорами.

Функции устройств:

проверка исправности тиристоров перед началом пуска двигателя;
плавное нарастание тока двигателя до величины начального токоограничения, обеспечивающего трогание двигателя с места;
формирование заданного токоограничения по времени для обеспечения разгона электродвигателя;
фиксация окончания разгона и выдачу сигнала на включение высоковольтного выключателя, подключающего двигатель напрямую к сети по окончании разгона;
контроль времени разгона двигателя и выдачу сигнала на прекращение пуска при превышении заданного времени разгона.

Режимы пуска электродвигателя:

дистанционный: через контроллер высшего уровня с пульта оператора в системе автоматизированного управления пуском или непосредственно с панели управления самого шкафа.
регулируемый (с использованием устройства) или прямой от сети (без использования устройства).

Устройства обеспечивают:

плавный пуск двигателей с ограничением пускового тока в процессе пуска на уровне до 4,0 I_ном;
установку уставок токоограничения для обеспечения возможности пуска с помощью одного устройства нескольких двигателей разной мощности;
регулируемые уставки времени разгона (до 60 с).

Примечание:

Номинальное напряжение питания вспомогательных цепей СБП:

3х100 В (-15…+10)%, 50 Гц от трансформатора напряжения секции шин с которой запускается электродвигатель;
потребляемая мощность не более 5 ВА;
220 В (-15. +10)%, 50 Гц переменного тока для питания цепей управления и сигнализации, потребляемая мощность не более 800 ВА;
освещение (параметры сети по требованию заказчика);
220 В (-15. +10)% постоянного тока для питания цепей блокировок.

Условия работы:

диапазон рабочих температур от плюс 1 до плюс 40 град. С, без конденсации влаги (максимальная относительная влажность воздуха 80 % при температуре 25 град. С);
высота над уровнем моря не более 1000 м;
место установки – в закрытых помещениях, при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации;
окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая газов, испарений, химических отложений и токопроводящей пыли в концентрациях, снижающих параметры устройств в недопустимых пределах;
Рабочее положение шкафов в пространстве — вертикальное. Допускается отклонение от вертикального положения не более 5 o в любую сторону.

Шкаф имеет приспособления для подъема – рым-болты. Шкафы одного типоисполнения обеспечивают взаимозаменяемость выкатных элементов и запасных частей. Допускается подрегулировка сочленяемых элементов по месту.

Входы и выходы шкафа для подключения внешних силовых цепей допускают подсоединение как медных, так и алюминиевых силовых кабелей.

Устройства имеют шкафное исполнение. Шкафы являются напольными и имеют конструкцию, обеспечивающую свободный доступ ко всем элементам, степень защиты IP20, IP32, IP54 по ГОСТ14254-96.

(8352) 39-00-10, 39-00-12

Каталог «Преобразовательная техника» 2.9 Mb