Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Плавный пуск двигателя: схема устройства

Плавный пуск двигателя: схема устройства

Устройства плавного пуска двигателя (софтстартер, мягкий или плавный пускатель) – это прибор, позволяющий добиться плавного разгона или плавной остановки электродвигателя, скоординировать его крутящий момент и момент нагрузки, а также понизить уровень пускового тока, что способствует экономии электроэнергии.

Устройство плавного пуска двигателя также уменьшает вероятность перегрева электродвигателей, способствует повышению их срока службы, защищает от рывков в механической части привода двигателя.

Выделяют УПП двух типов:

  • С открытым управлением – подача напряжения пуска происходит с задержкой во времени, вне зависимости от тока или скорости двигателя.
  • С контролем замкнутого контура – контроль осуществляется над любыми параметрами выходного сигнала двигателя, например, над текущим током или скоростью.

Устройство плавного пуска серии «Спринт» производства «РУСЭЛТ»

Принцип работы

Стандартная схема УПП – это набор контактов. Их положение меняется, соответственно, изменяется и параметр входного напряжения. При этом сердечники устройств часто импульсного типа. Электрические катушки расположены за контактами.

Работает УПП следующим образом. Управление напряжением, подаваемым на двигатель, с целью его плавного разгона или остановки, происходит путем изменения угла открытия тиристоров. В самом устройстве установлено 2 встречно-включенных тиристора для положительного и отрицательного полупериодов.

Сила тока в оставшейся без управления третьей фазе формируется из токов фаз под управлением. После настройки координация крутящего момента при пуске доводится до предельно низкой величины пускового тока.

Показатель тока самого двигателя снижается параллельно показателю пускового напряжения на пуске. Величина пускового момента снижается в квадратичном отношении к напряжению. Уровень напряжения контролирует пусковой ток и крутящий момент двигателя при его запуске или остановке.

В устройстве плавного пуска есть байпасные контакты, осуществляющие шунтирование тиристорных выпрямителей. Это понижает тепловые потери в них, а также снижает нагрев всего устройства, что обеспечивает его безопасную эксплуатацию. Сами контакты защищены от повреждений из-за тех или иных рабочих сбоев встроенной электронной дугогасительной системой.

Рекомендации по выбору УПП

При подборе устройства в первую очередь нужно исходить из технических характеристик используемого электродвигателя и интенсивности нагрузки. В зависимости от этого выделяют следующие пусковые характеристики:

  • Легкий режим – значение пускового тока не больше 4хIном
  • Тяжелый режим – нагрузка с большим показателем инерционного момента и с необходимым значением пускового тока не менее 4,5хIном (при времени разгона до 30 сек.)
  • Очень тяжелый режим – максимальное значение инерционного момента, со значением пускового тока более 6хIном и продолжительным временем разгона.

Для выбора модели софтстартера необходимо руководствоваться таблицей нагрузки в зависимости от применения. Посмотреть её вы можете здесь, в одном из наших материалов.

При выборе конкретной модели необходимо учитывать нагрузку на двигатель и частоту запусков. При невысоких нагрузках целесообразно приобретать приборы без обратной связи. При частых пусках и большой нагрузке рекомендуется купить устройство плавного пуска с обратной связью.

Устройства плавного пуска двигателей — залог качественной работы электродвигателя

В различных механических, электромеханических, а также электротехнических, электронных оборудованиях, в котором используют плавный пуск или же остановку электродвигателя, присутствует небольшой момент страгивание ротора, который влияет на рабочие характеристики электродвигателя. Для более щадящего режима пуска используют специальные технические устройства плавного пуска двигателей. Пусковые устройства позволяют сделать ряд функций при работе электродвигателя:

В момент пуска электродвигателя, крутящий момент за считанные доли секунды, может достигать значения до 150-200%, который отличный от номинального показания. Данный фактор влияет на рабочие характеристики электродвигателя, и в некоторых случаях это приводит к выходу из строя электрической машины. При этом пусковое значение тока в 6-8 раз превышает номинальное значение, которое значительно влияет на нагрузку во всей системе электросети. Перепады напряжения могут создавать на всех участках сети явные проблемы, а если падение достаточно большое, то это чревато проблемой полного запуска электродвигателя (то есть электродвигатель может вовсе не запуститься).

Технические параметры устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска двигателей ограничивают отрицательные моменты плавного пуска двигателей. Технические параметры устройства плавного пуска электродвигателей позволяют выдерживать строгие рамки запуска, которые предписаны для каждого электродвигателя. При этом параметры пуска будут соответствовать приближенным в техусловиях электродвигателя, то есть от нуля до номинального значения. Выдержка параметров запуска будет влиять на заданные значения в строго определенный временной промежуток, то есть, до полного запуска электродвигателя в нормальный режим работы.

устройства плавного пуска электродвигателя минимизируются гидравлические удары в системах трубопровода, задвижек

В электронном оборудовании добиться плавного хода можно за счет нарастания допустимого значения напряжения на обмотках электродвигателя. Данные свойства помогают удерживать в нормальном рабочем состоянии напряжение, ток и прочие параметры электрического двигателя. Таким образом, снижается риск перегрева электродвигателя, а также устраняются или минимизируются гидравлические удары в системах трубопровода, задвижек во время пуска, а также в момент остановки системы.

устройства плавного пуска электродвигателей прямой пуск насоса

На сегодняшний день разработаны практически все типы устройства плавного пуска электродвигателей, ко всем типам, маркам, моделям электродвигателя. Подобрать необходимое устройство достаточно просто, необходимо знать основные рабочие параметры электродвигателя, а также конечное предназначение и роль электротехнического приспособления. Правильно подобранное устройство обеспечит долговечность службы электродвигателя, а также минимизирует отрицательные влияния электрики на всю систему обслуживания. Устройства плавного пуска для электродвигателя имеет большой диапазон функций, на сегодняшний день наиболее популярные устройства это — УПП, устройство, рассчитанное на мягкий пуск, система плавного пускателя, система мягкого пускателя, софтстартер.

Читать еще:  Шноркель на 402 двигатель своими руками

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).

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:
  1. Механическому.
  2. 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:

  1. 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.
  2. 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:  График мощность двигатель обороты крутящий момент
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.

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Что такое плавный пуск двигателя и зачем он нужен

В современной промышленности используются различные виды машин и механизмов. Асинхронная машина – одна из наиболее часто используемых трехфазных машин переменного тока, которая в процентном соотношении использования составляет почти 70% электродвигателей, используемых в промышленности. Их прочная конструкция и высокий КПД 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 увеличить срок их службы. Наиболее важным оборудованием, используемым для трехфазного асинхронного двигателя, является устройство плавного пуска или пускатель двигателя.

Пускатель двигателя – это электрическое устройство, которое используется для безопасного запуска 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 импедансом 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 меняется. Оно обратно пропорционально скольжению двигателя.

В состоянии покоя (положение покоя) скольжение асинхронного двигателя максимальное, т.е. равно 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 вращательное магнитное поле (ВМП), которое наводит ток в обмотках ротора.

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

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

Чтобы предотвратить такой высокий пусковой ток, мы используем пускатели двигателей или устройства плавного пуска, которые на короткое время снижают начальный ток. Когда двигатель набирает определенную скорость, возобновляется нормальная подача электроэнергии. Такие устройства также предлагают защиту от низкого напряжения и сверхтока.

Эти пускатели двигателей обычно используются для двигателей большой мощности. Для малых двигателей мощностью менее 1 л.с. пускатель двигателя не требуется из-за их высокого сопротивления. Тем не менее, им действительно нужна защита от сверхтоков.

В пускателе двигателя используются различные методы запуска двигателя, например:

  • Полное напряжение или техника пуска через линию; он подключает двигатель к полному напряжению источника питания. Используется для небольшого двигателя.
  • 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.
Читать еще:  Электронные регуляторы оборотов двигателя постоянного тока

Устройство плавного пуска – это тип пускателя двигателя, в котором используется метод снижения напряжения для уменьшения напряжения во время запуска 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, а 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 момент, который представляет механическую опасность для двигателя.

Таким образом, можно 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 своей номинальной скорости, устройство плавного пуска возобновляет подачу полного напряжения. Во время остановки двигателя напряжение питания постепенно снижается для плавного замедления двигателя. Как только скорость достигает нуля, происходит отключение подачи входного напряжения на двигатель.

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

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

Помимо выключателей питания и логической схемы, используются другие компоненты защиты, такие как автоматический выключатель или предохранитель, магнитный контактор для изоляции и реле перегрузки для предотвращения перегрузки по току. Байпасный переключатель также используется для восстановления полного напряжения на двигателе, когда он достигает полной номинальной скорости.

Основным компонентом, который используется для управления напряжением в устройстве плавного пуска, является тиристор. Это управляемый выпрямитель, который обеспечивает прохождение тока только в одном направлении, когда к управляющему выводу прикладывается 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 могут варьироваться от 0° до 180°. Уменьшение угла импульса увеличивает период проводимости тиристора, что позволяет пропускать через него высокое напряжение.

Два таких тиристора соединены встречно для каждой фазы. Таким образом, они могут контролировать ток в обоих направлениях.

Три пары тиристоров, каждая пара для отдельной фазы, используются для управления напряжением для запуска и остановки двигателя. Период проводимости тиристора зависит от угла импульса, управляемого логической схемой. Логическая схема содержит дискретный 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, подаются на схему включения тиристора, которая усиливает их.

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 импульсов начинает уменьшаться, увеличивая период проводимости тиристора. Напряжение через тиристор начинает увеличиваться. Следовательно, скорость двигателя постепенно увеличивается.

Как только двигатель достигает своей полной номинальной скорости (при угле 0°), тиристоры полностью шунтируются с помощью байпасного контактора при нормальной работе. Это увеличивает эффективность устройства плавного пуска, поскольку тиристор прекращает работу. Во время остановки двигателя тиристор берет на себя управление и начинает работать в обычном режиме, 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 обеспечивает 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.

Устройства плавного пуска используются в промышленности и больше подходят для двигателей, которые работают с постоянной скоростью. К их областям применения относятся промышленные вентиляторы, конвейерные ленты, двигатели с использованием ремня и шкивов, водяные или жидкостные насосы и т.п.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector