Устройство плавного пуска электродвигателя принцип действия: Теория и расчет преобразователей, устройство плавного пуска расчет

Содержание

Теория и расчет преобразователей, устройство плавного пуска расчет

Данный раздел посвящен теоретическим основам частотного регулирования и принципам работы устройства плавного пуска.

Принцип работы преобразователя частоты

Частотный преобразователь — устройство, позволяющее осуществлять регулирование скорости вращения электродвигателей посредством изменения частоты электрического тока.

Для понимания процесса частотного регулирования для начала необходимо вспомнить из курса электротехники принцип работы асинхронного электродвигателя.

Вращение вала электродвигателя происходит за счет магнитного поля создаваемого обмотками статора. Синхронная частота вращения магнитного поля зависит от частоты напряжения питающей сети f и выражается следующей зависимостью:

где p – число пар полюсов магнитного поля.

Под действием нагрузки частота вращения ротора электродвигателя несколько отличается от частоты вращения магнитного моля статора вследствие скольжения s:

Следовательно частота вращения ротора электродвигателя представляет собой зависимость от частоты напряжения питающей сети:

Таким образом требуемую частоту вращения вала электродвигателя np можно получить путем изменения частоты напряжения сети f. Скольжение при изменении частоты вращения не увеличивается, а соответственно потери мощности в процессе регулирования незначительны.

Для эффективной работы электропривода и обеспечения максимальных значений основных характеристик электродвигателя требуется вместе с частотой изменять и питающее напряжение.

Функция изменения напряжения в свою очередь зависит от характера момента нагрузки. При постоянном моменте нагрузки Mc = const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

Для случаев вентиляторного режима:

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

Таким образом, плавное регулирование частоты обеспечивается одновременным регулированием частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

Рис 1. Схема частотного преобразователя

На рис. 1. представлена типовая блок-схема низковольтного преобразователя частоты. В нижней части рисунка для каждого блока наглядно изображены графики входных и выходных напряжений и токов.

Сначала напряжение сети (U_BX) поступает на вход выпрямителя (1). Далее для сглаживание выпрямленного напряжения (U_ВЫПР) применяется конденсаторный фильтр (2). Затем уже постоянное напряжение (U_d) подается на вход инвертора (3), где происходит преобразование тока из постоянного обратно в переменный, формируя тем самым выходной сигнал с необходимыми значениями напряжения и частоты. Для получение сигнала синусоидальной формы применяются сглаживающий фильтр (4)

Для более наглядного понимания принципа работы инвертора рассмотрим принципиальную схему частотного преобразователя на рис. 2

Рис. 2 – принципиальная схема низковольтного преобразователя частоты

В основном в инверторах применяется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Принцип данного метода заключается в попеременном включении и выключении ключей генератора, формируя импульсы различной длительности (рис. 3). Синусоидальный сигнал получается за счет индуктивности двигателя или применения дополнительного сглаживающего фильтра.

Рис. 3. Выходной сигнал преобразователя частоты

Таким образом, управляя процессом включения-выключения инверторных ключей, мы можем формировать выходной сигнал нужной частоты, а следовательно управлять технологическими параметрами механизма путем изменения частоты вращения привода.

Теория и принцип работы устройства плавного пуска

В связи с особенностями переходных процессов происходящих во время пуска электродвигателя токи обмоток достигают 6-8 кратной величины номинального тока электродвигателя, а вращающий момент на его валу достигает 150-200% от номинального значения. Как следствие это увеличивает риск поломки механической части двигателя, а также приводит к падению напряжения питающей сети.

Для решение данных проблем на практике применяется устройства плавного пуска электродвигателей, обеспечивающие постепенное увеличение токовой нагрузки.

Помимо снижения токовых нагрузок мягкие пускатели позволяют: .

Снизить нагрев обмоток двигателя;
Снизить просадки напряжения во время пуска;
Обеспечить торможение и последующий запуск двигателя в установленный момент времени;
Снизить гидроудары в напорных трубопроводах при работе в составе привода насоса;
Снизить электромагнитные помехи;
Обеспечить комплексную защиту электродвигателя при пропадании фазы, перенапряжении, заклинивании и пр;
Повысить надежность и долговечность системы в целом.

Принцип работы УПП

Типовая схема устройства плавного пуска представлена на рис. 1

Рис. 1. Типовая схема устройства плавного пуска

Изменением угла открытия тиристоров осуществляется регулирования выходного напряжения УПП. Чем больше угол открытия тиристора — тем больше величина выходного напряжения, питающего электродвигатель.

Рис. 2. Формирование выходного напряжения УПП

Принимая во внимание то что величина крутящего момента асинхронного электродвигателя пропорциональна квадрату напряжения, то снижение напряжения снижает величину вращающего момента вала двигателя. При помощи такого метода пусковые токи электродвигателя снижаются до величины 2…4 I_НОМ, при этом время разгона несколько увеличивается. Наглядное изменение механической характеристики асинхронного электродвигателя при понижении напряжении показано на рис. 3

Рис 3. Механические характеристика двигателя

Снижение токовой нагрузки в процессе мягкого пуска электродвигателя наглядно показаны на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма плавного пуска асинхронного электродвигателя показана

На рис. 1. продемонстрирована типовая схема устройства плавного пуска однако стоит отметить, что реальная схема мягкого пускателя будет завесить в первую очередь от условий его эксплуатации. Например, для бытового бытовой инструмента и электродвигателя привода промышленной дробилки требуются различные устройства плавного пуска. Важнейшими параметрами, определяющими режимы работы устройств плавного пуска, являются время пуска и максимальное превышение по току.

В зависимости от этих параметров выделяют следующие режимы работы устройств плавного пуска:

Нормальный: пуск 10-20 секунд, ток при пуске не более 3,5 I_ном.
Тяжелый: пуск порядка 30 секунд, тока при пуске не превышает 4,5 I_ном
Сверхтяжелый: время разгона не ограничено, системы с большое инерцией, пусковой ток в диапазоне 5,5…8 I_ном

Устройства плавного пуска можно разделить на следующие основные группы:

1. Регуляторы пускового момента

Данный тип устройств осуществляет контроль только одной фазы трехфазного двигателя. Контроль одной фазой дает возможность снижать пускового момент электродвигателя двигателя, но при этом снижение пускового тока происходит незначительное. Устройства данного типа не могут применяться для уменьшения токовых нагрузок в период пуска, а также для пуска высокоинерционных нагрузок. Однако они нашли применение в системах с однофазными асинхронными электродвигателями.

2. Регуляторы напряжения без обратной связи

Данный тип устройств работает по следующему принципу: пользователь задает величину начального напряжения и время его нарастания до номинальной величины и наоборот. Регуляторы напряжения без обратной связи могут осуществлять контроль как двух так и трех фаз электродвигателя. Такие регуляторы обеспечивают снижение пускового тока снижением напряжения в процессе пуска.

3. Регуляторы напряжения с обратной связью

Данный тип УПП представляет собой более совершенную модель описанного выше устройств. Наличие обратной связи по позволяет управлять процессом увеличения напряжения добиваясь оптимального режима пуска электродвигателя. Данные о токовой нагрузке позволяет также организовать комплексную защиту электродвигателя от перегрузки, перекоса фаз и т. п.

4. Регуляторы тока с обратной связью

Регуляторы тока с обратной связью представляют собой наиболее совершенные устройства плавного пуска. Принцип работы основан на прямом регулировании тока а не напряжения. Это позволяет добиться наиболее точное управление пуском электродвигателя, а также облегчает настройку и программирование УПП.

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:

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.

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.

Общие сведения об устройствах плавного пуска – РегионПривод

Практика показала, что про устройства плавного пуска мы всё чаще вспоминаем только тогда, когда видим вышедший из строя редуктор приводного механизма, когда приходится менять преждевременно изношенные и никуда уже не годные приводные ремни, когда завариваем порывы труб, когда просадка питающего напряжения при включении того или иного агрегата выбивает все защиты и приводит не только вас, но и ваших соседей в ярость.

Перечень таких неприятных моментов можно продолжать сколько угодно долго, но и вышеприведенных фактов должно быть достаточно для того, чтобы задуматься: по какой причине все это происходит?

Своевременно приобретенный и подключенный софтстартер позволит избежать лишних затрат и мало когда уместной головной боли.

Устройство плавного пуска – это механическое, электротехническое или электромеханическое оборудование, необходимое для осуществления плавного пуска/останова электродвигателей с небольшим моментом страгивания рабочей машины.

Классификация устройств плавного пуска

Сегодня плавный пуск оборудования осуществляется с помощью трех типов устройств:

УПП с одной управляемой фазой (адаптированы для маломощных двигателей)

УПП с двумя управляемыми фазами (третья фаза подключается к сети напрямую)

УПП со всеми управляемыми фазами

Сердцем силовой части устройства плавного пуска выступает симистор, последовательно включаемый между питающим проводником и обмоткой электродвигателя. Для справки: симистор представляет собой два встречно-параллельно включенных тиристора с управляющим входом. Тиристор отпирается только в том случае, когда выполнено условие приложения прямого напряжения типа анод-катод и одновременной подачи потенциала (отпирающий потенциал) или его импульса на управляющий электрод. Запирание катода осуществляется путем снижения токового значения в цепи «анод-катод-нагрузка» до величины, стремящейся к нулю. В структуре софтстартера тиристору отведена роль быстродействующего полупроводникового контактора, который включается напряжением и выключается током.

Важно учесть, что временной момент запирания при переходе через нулевое значение тока тиристора, через который происходит питание обмотки разгоняемого привода, всегда запаздывает относительно момента перехода синусоиды фазы напряжения через нулевой показатель по причине индуктивной составляющей. Готовые к использованию плавные пускатели уже предусматривают наличие симисторов, включаемых в одну, две или все три фазы. Когда обмотка соединена по принципу треугольника, имеется возможность включения симисторов не в фазу питания, а в разрыв обмотки. При этом токовое значение через симистор уменьшается в 1,73 раза, что, в конечном итоге, позволяет пользователю выбрать менее мощный и более доступный по цене софтстартер. Но такая ситуация удваивает число используемых кабелей.

Сравнительные технические параметры одно-, двух- и трёхфазного регулирования приведены ниже в таблице:

Число регулируемых фаз	Перекос I и U по фазам	Реализация плавного торможения	Ограничение пускового тока	Включение в разрыв обмоток в «треугольник»	Динамическое торможение	Обязательность входного контактора
1	да	нет	слабо	нет	нет	да
2	да	да	средне	нет	нет	нет
3	нет	да	Только по характеру нагрузки на валу при пуске и торможении	да	возможно	нет

Однофазное регулирование. Нерегулируемые фазы в цикле разгона привода пропускают ток, соответствующий скольжению и моменту в конкретный временной отрезок. Так как по причине плавности пускового цикла время разгона становится больше, тепловой режим нерегулируемой обмотки может оказаться куда хуже, чем в условиях прямого пуска. Кроме того, важно учесть, что однофазные устройства плавного пуска не имеют возможности аварийного останова трёхфазного электродвигатель. Самое большое, что можно ожидать от софтстартера – это подача аварийного сигнала. Другими словами, такая схема будет актуальна только при необходимости смягчения пусковых токов в механической нагрузке в диапазоне до 11кВт и плавное торможение/длительный пуск/ограничение пускового тока не требуются.

Однофазное устройство плавного пуска ориентировано, прежде всего, на электродвигатели компрессоров в бытовых кондиционерах. Но также такое оборудование может быть успешно использовано для выполнения безопасного пуска однофазных нагрузок другого характера, при которых также будет обеспечено уменьшение ударных пусковых нагрузок и минимизация кратковременных перегрузок питающей сети. Но по причине удешевления тиристоров однофазные софтстартеры снимаются с производства. На их место приходят двухфазные.

Двухфазное регулирование. Двухфазные устройства плавного пуска адаптированы для электродвигателей мощностью не выше 250кВт. Они используются только тогда, когда узким местом при запуске является не ограничение тока до уровня гарантированной величины, а смягчение механической ударной нагрузки. Большинство моделей предусматривают наличие внутренних байпасных контакторов, что существенно снижает затраты на запуск одного или нескольких параллельно подключенных электродвигателей.

Трёхфазное регулирование. Этот тип регулирования рассматривается как наиболее оптимальное и технически совершенное решение. Трехфазные УПП позволяют получить симметричное по фазам ограничение тока и силы магнитного поля. Именно поэтому, относительно двухфазных плавных пускателей, в условиях того же крутящего момента силы в момент разгона электродвигателя, токовый режим предельно благоприятен и для привода, и для сети. Применение таких устройств плавного пуска универсально.

Принцип действия устройства плавного пуска

Принцип действия устройства плавного пуска базируется на том, что развиваемый двигателем механический момент находится в пропорции к квадрату приложенного к нему напряжения. Повышая опорное напряжение (начальный пониженный уровень) до максимального значения, появляется возможность выполнить плавный запуск и разгон электрического двигателя до номинальных оборотов.

Как правило, такие УПП используют амплитудные методы управления за счет чего успешно справляются с запуском приводов и оборудования как в холостом, так и в слабо нагруженном режиме. Более усовершенствованные плавные пускатели, относящиеся к новому поколению, основываются на фазовых методах управления, в силу чего такие устройства способны запускать электрические приводы, для которых свойственны тяжелые пусковые режимы «номинал в номинал». Применение таких устройств плавного пуска дает возможность чаще производить запуски оборудования, уменьшить пусковой «бросок» тока до минимальных значений, оптимизировать количество применяемых реле, выключателей и контакторов. Устройство плавного пуска однофазного двигателя и других приводных узлов обеспечат надежную защиту от аварийной перегрузки, заклинивания, обрыва фазы, перегрева и снизит интенсивность электромагнитных помех.

Подключение устройства плавного пуска

1 – Если подключение устройства плавного пуска выполняется стандартно (3 провода), то подключение электродвигателя может выполняться и по схеме «звезда», и по схеме «треугольник».

2 – Для электродвигателя той же мощности, при их подключении по схеме с внутренним соединением треугольником (6 проводов), потребляемая мощность УПП на 43% меньше, чем это требуется при стандартном 3-хпроводном соединении. Когда с плавным пускателем используется двигатель, подключенный по схеме с внутренним соединением треугольником, можно запускать электрический двигатели с мощностью на 73% выше, чем в условиях стандартного подключения (3 провода).

3 – Для запуска двигателя с подключением согласно схеме с внутренним соединением по типу «треугольник» (6 проводов), вторичные обмотки силового трансформатора соединяются по типу «звезда», нейтраль обязательно заземляется.

Более подробно о том, как подключить устройство плавного пуска, расскажут менеджеры нашей компании.

Устройство плавного пуска двигателя и его регулировка

Регулировка плавного пуска двигателя

В этой статье приведены основные настройки и параметры для большинства устройств плавного пуска. Все зависит от производителя устройства и типа его системы, в некоторых изделиях могут быть другие настраиваемые параметры.

Начальное напряжение

Другое его название крутящий момент подставки (момент, в который завершается процесс включения или выключения). Пропорционально квадрату напряжения снижается крутящий момент электродвигателя. К примеру, при напряжении в 20% стартовый крутящий момент будет равен 0.2=0,4=4%, таким образом, двигатель не начнет свое вращение в самом начале процесса включения. Необходима корректная настройка этого параметра, для того что бы электродвигатель сразу же начал свое вращение. При этом удастся избежать перегрева и, как следствие, повлиять на срок службы агрегата.

Время процесса включения

Промежуток времени, за которое система увеличивает напряжение от начального значения до максимального. При этом этот промежуток не должен быть слишком большим, что бы избежать перегрева электродвигателя. Если двигатель особо не нагружен, этот параметр, возможно, будет меньше заданного, а если сильно нагружен, наоборот.

Время процесса выключения

Время, за которое напряжение системы плавного пуска снижается от полного до минимального, соответствующего остановке оборудования. Этот параметр регулируется на таком оборудовании, как конвейеры и насосы. Если не настраивать время процесса выключения, это будет равносильно прямой остановке.

Ограничение тока

Если требуется ограничение пускового тока или электродвигатель запускается под большой нагрузкой и с большим сопротивлением, пусковой ток необходимо ограничить. Используется в случае если недостаточно ограничить время процесса включения и начальное напряжение для хорошего старта двигателя. Происходит прекращение увеличения напряжения при достижении предела ограничения тока, которое задается в настройках системы плавного пуска.

Пониженное напряжение (регулировка оборотов плавного пуска)

Это специальный тип процесса остановки, скорость электродвигателя при подаче этой команды начинает уменьшаться. Функция пониженного напряжения позволяет снизить, скорость мало нагруженных двигателей в составе, к примеру, насосов. В случае с настойками без использования такого параметра скорость электродвигателя без особой нагрузки не начнет снижаться.

Регулируемый номинальный ток мотора

Задает значение номинального тока электродвигателя, с которым работает система. Влияет на другие параметры: уровни срабатываний реле перегрузки, ограничений тока и так далее.

Мы привели только основные настройки устройства плавного пуска, в каждом случае и для каждой системы могут использоваться свои индивидуальные настройки. Если у Вас возникли трудности с настройками, можете обратиться за помощью к нашим специалистам.

Электродвигатель АИР характеристики

Тип двигателя	Р, кВт	Номинальная частота вращения, об/мин	кпд,*	COS ф	1п/1н	Мп/Мн	Мmах/Мн	1н, А	Масса, кг
Купить АИР56А2	0,18	2840	68,0	0,78	5,0	2,2	2,2	0,52	3,4
Купить АИР56В2	0,25	2840	68,0	0,698	5,0	2,2	2,2	0,52	3,9
Купить АИР56А4	0,12	1390	63,0	0,66	5,0	2,1	2,2	0,44	3,4
Купить АИР56В4	0,18	1390	64,0	0,68	5,0	2,1	2,2	0,65	3,9
Купить АИР63А2	0,37	2840	72,0	0,86	5,0	2,2	2,2	0,91	4,7
Купить АИР63В2	0,55	2840	75,0	0,85	5,0	2,2	2,3	1,31	5,5
Купить АИР63А4	0,25	1390	68,0	0,67	5,0	2,1	2,2	0,83	4,7
Купить АИР63В4	0,37	1390	68,0	0,7	5,0	2,1	2,2	1,18	5,6
Купить АИР63А6	0,18	880	56,0	0,62	4,0	1,9	2	0,79	4,6
Купить АИР63В6	0,25	880	59,0	0,62	4,0	1,9	2	1,04	5,4
Купить АИР71А2	0,75	2840	75,0	0,83	6,1	2,2	2,3	1,77	8,7
Купить АИР71В2	1,1	2840	76,2	0,84	6,9	2,2	2,3	2,6	10,5
Купить АИР71А4	0,55	1390	71,0	0,75	5,2	2,4	2,3	1,57	8,4
Купить АИР71В4	0,75	1390	73,0	0,76	6,0	2,3	2,3	2,05	10
Купить АИР71А6	0,37	880	62,0	0,70	4,7	1,9	2,0	1,3	8,4
Купить АИР71В6	0,55	880	65,0	0,72	4,7	1,9	2,1	1,8	10
Купить АИР71А8	0,25	645	54,0	0,61	4,7	1,8	1,9	1,1	9
Купить АИР71В8	0,25	645	54,0	0,61	4,7	1,8	1,9	1,1	9
Купить АИР80А2	1,5	2850	78,5	0,84	7,0	2,2	2,3	3,46	13
Купить АИР80А2ЖУ2	1,5	2850	78,5	0,84	7,0	2,2	2,3	3,46	13
Купить АИР80В2	2,2	2855	81,0	0,85	7,0	2,2	2,3	4,85	15
Купить АИР80В2ЖУ2	2,2	2855	81,0	0,85	7,0	2,2	2,3	4,85	15
Купить АИР80А4	1,1	1390	76,2	0,77	6,0	2,3	2,3	2,85	14
Купить АИР80В4	1,5	1400	78,5	0,78	6,0	2,3	2,3	3,72	16
Купить АИР80А6	0,75	905	69,0	0,72	5,3	2,0	2,1	2,3	14
Купить АИР80В6	1,1	905	72,0	0,73	5,5	2,0	2,1	3,2	16
Купить АИР80А8	0,37	675	62,0	0,61	4,0	1,8	1,9	1,49	15
Купить АИР80В8	0,55	680	63,0	0,61	4,0	1,8	2,0	2,17	18
Купить АИР90L2	3,0	2860	82,6	0,87	7,5	2,2	2,3	6,34	17
Купить АИР90L2ЖУ2	3,0	2860	82,6	0,87	7,5	2,2	2,3	6,34	17
Купить АИР90L4	2,2	1410	80,0	0,81	7,0	2,3	2,3	5,1	17
Купить АИР90L6	1,5	920	76,0	0,75	5,5	2,0	2,1	4,0	18
Купить АИР90LA8	0,75	680	70,0	0,67	4,0	1,8	2,0	2,43	23
Купить АИР90LB8	1,1	680	72,0	0,69	5,0	1,8	2,0	3,36	28
Купить АИР100S2	4,0	2880	84,2	0,88	7,5	2,2	2,3	8,2	20,5
Купить АИР100S2ЖУ2	4,0	2880	84,2	0,88	7,5	2,2	2,3	8,2	20,5
Купить АИР100L2	5,5	2900	85,7	0,88	7,5	2,2	2,3	11,1	28
Купить АИР100L2ЖУ2	5,5	2900	85,7	0,88	7,5	2,2	2,3	11,1	28
Купить АИР100S4	3,0	1410	82,6	0,82	7,0	2,3	2,3	6,8	21
Купить АИР100L4	4,0	1435	84,2	0,82	7,0	2,3	2,3	8,8	37
Купить АИР100L6	2,2	935	79,0	0,76	6,5	2,0	2,1	5,6	33,5
Купить АИР100L8	1,5	690	74,0	0,70	5,0	1,8	2,0	4,4	33,5
Купить АИР112M2	7,5	2895	87,0	0,88	7,5	2,2	2,3	14,9	49
Купить АИР112М2ЖУ2	7,5	2895	87,0	0,88	7,5	2,2	2,3	14,9	49
Купить АИР112М4	5,5	1440	85,7	0,83	7,0	2,3	2,3	11,7	45
Купить АИР112MA6	3,0	960	81,0	0,73	6,5	2,1	2,1	7,4	41
Купить АИР112MB6	4,0	860	82,0	0,76	6,5	2,1	2,1	9,75	50
Купить АИР112MA8	2,2	710	79,0	0,71	6,0	1,8	2,0	6,0	46
Купить АИР112MB8	3,0	710	80,0	0,73	6,0	1,8	2,0	7,8	53
Купить АИР132M2	11	2900	88,4	0,89	7,5	2,2	2,3	21,2	54
Купить АИР132М2ЖУ2	11	2900	88,4	0,89	7,5	2,2	2,3	21,2	54
Купить АИР132S4	7,5	1460	87,0	0,84	7,0	2,3	2,3	15,6	52
Купить АИР132M4	11	1450	88,4	0,84	7,0	2,2	2,3	22,5	60
Купить АИР132S6	5,5	960	84,0	0,77	6,5	2,1	2,1	12,9	56
Купить АИР132M6	7,5	970	86,0	0,77	6,5	2,0	2,1	17,2	61
Купить АИР132S8	4,0	720	81,0	0,73	6,0	1,9	2,0	10,3	70
Купить АИР132M8	5,5	720	83,0	0,74	6,0	1,9	2,0	13,6	86
Купить АИР160S2	15	2930	89,4	0,89	7,5	2,2	2,3	28,6	116
Купить АИР160S2ЖУ2	15	2930	89,4	0,89	7,5	2,2	2,3	28,6	116
Купить АИР160M2	18,5	2930	90,0	0,90	7,5	2,0	2,3	34,7	130
Купить АИР160М2ЖУ2	18,5	2930	90,0	0,90	7,5	2,0	2,3	34,7	130
Купить АИР160S4	15	1460	89,4	0,85	7,5	2,2	2,3	30,0	125
Купить АИР160S4ЖУ2	15	1460	89,4	0,85	7,5	2,2	2,3	30,0	125
Купить АИР160M4	18,5	1470	90,0	0,86	7,5	2,2	2,3	36,3	142
Купить АИР160S6	11	970	87,5	0,78	6,5	2,0	2,1	24,5	125
Купить АИР160M6	15	970	89,0	0,81	7,0	2,0	2,1	31,6	155
Купить АИР160S8	7,5	720	85,5	0,75	6,0	1,9	2,0	17,8	125
Купить АИР160M8	11	730	87,5	0,75	6,5	2,0	2,0	25,5	150
Купить АИР180S2	22	2940	90,5	0,90	7,5	2,0	2,3	41,0	150
Купить АИР180S2ЖУ2	22	2940	90,5	0,90	7,5	2,0	2,3	41,0	150
Купить АИР180M2	30	2950	91,4	0,90	7,5	2,0	2,3	55,4	170
Купить АИР180М2ЖУ2	30	2950	91,4	0,90	7,5	2,0	2,3	55,4	170
Купить АИР180S4	22	1470	90,5	0,86	7,5	2,2	2,3	43,2	160
Купить АИР18

Основы устройства плавного пуска, принцип работы с примерами и преимуществами

Устройство плавного пуска — это любое устройство, которое управляет ускорением электродвигателя с помощью управления приложенным напряжением.

А теперь напомним вкратце о необходимости иметь стартер для любого двигателя.

Асинхронный двигатель может запускаться самостоятельно из-за взаимодействия между потоком вращающегося магнитного поля и потоком обмотки ротора, вызывая высокий ток ротора при увеличении крутящего момента. В результате статор потребляет большой ток, и к тому времени, когда двигатель достигает полной скорости, потребляется большой ток (превышающий номинальный ток), и это может вызвать нагрев двигателя, что в конечном итоге приведет к его повреждению.Чтобы этого не произошло, нужны пускатели двигателей.

Пуск двигателя может осуществляться 3 способами

Подача напряжения полной нагрузки через определенные промежутки времени: Прямой пуск от сети
Постепенная подача пониженного напряжения: Пускатель звезда-треугольник и устройство плавного пуска
Пуск по частям обмотки: Пускатель автотрансформатора

Определение плавного пуска

Теперь давайте обратим наше внимание на плавный пуск.

С технической точки зрения устройство плавного пуска — это любое устройство, уменьшающее крутящий момент, прилагаемый к электродвигателю.Обычно он состоит из твердотельных устройств, таких как тиристоры, для управления подачей напряжения питания на двигатель. Пускатель работает по тому, что крутящий момент пропорционален квадрату пускового тока, который, в свою очередь, пропорционален приложенному напряжению. Таким образом, крутящий момент и ток можно регулировать, уменьшая напряжение во время запуска двигателя.

С помощью устройства плавного пуска может быть два типа управления:

Открытое управление : Пусковое напряжение прикладывается со временем, независимо от потребляемого тока или скорости двигателя.Для каждой фазы два SCR подключаются друг к другу, и SCR сначала проводятся с задержкой 180 градусов в течение соответствующих полуволновых циклов (для которых проводит каждый SCR). Эта задержка постепенно уменьшается со временем до тех пор, пока подаваемое напряжение не возрастет до полного напряжения питания. Это также известно как система изменения напряжения во времени. Этот метод не имеет значения, поскольку он не контролирует ускорение двигателя.

Замкнутый контур управления : Любая из выходных характеристик двигателя, таких как потребляемый ток или скорость, отслеживается, и пусковое напряжение изменяется соответствующим образом для получения требуемого отклика.Ток в каждой фазе контролируется, и если он превышает определенную уставку, изменение напряжения по времени останавливается.

Таким образом, основной принцип устройства плавного пуска состоит в том, чтобы управлять углом проводимости тиристоров, подачей напряжения питания.

2 Компоненты базового устройства плавного пуска

Силовые переключатели , такие как тиристоры, которые должны управляться по фазе, чтобы они применялись для каждой части цикла. В трехфазном двигателе по два тиристора соединены спина к каждой фазе.Коммутационные устройства должны иметь номинальное значение, по крайней мере, в три раза больше, чем напряжение сети.

Логика управления с использованием ПИД-контроллеров или микроконтроллеров или любой другой логики для управления приложением напряжения затвора к SCR, то есть для управления углом срабатывания SCR, чтобы заставить SCR проводить в требуемой части цикла напряжения питания .

Рабочий пример электронной системы плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя

Система состоит из следующих компонентов.

Два спина к спине SCR для каждой фазы, то есть всего 6 SCR.
Схема логической схемы управления в виде двух компараторов LM324 и LM339 для создания уровня и линейного напряжения и оптоизолятора для управления приложением напряжения затвора к каждому тиристору в каждой фазе.

Схема источника питания для обеспечения необходимого напряжения питания постоянного тока. Блок-схема

, показывающая электронную систему плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя

Напряжение уровня генерируется с помощью компаратора LM324, инвертирующий вывод которого подается с использованием источника постоянного напряжения, а неинвертирующий вывод подается через конденсатор, подключенный к коллектору транзистора NPN . Зарядка и разрядка конденсатора приводят к соответствующему изменению выходного сигнала компаратора и изменению уровня напряжения с высокого на низкий. Напряжение этого выходного уровня подается на неинвертирующий вывод другого компаратора LM339, на инвертирующий вывод которого подается напряжение с линейным нарастанием. Это линейное напряжение создается с помощью другого компаратора LM339, который сравнивает пульсирующее постоянное напряжение, приложенное к его инвертирующему выводу, с чистым постоянным напряжением на его неинвертирующем выводе и генерирует опорный сигнал нулевого напряжения, который преобразуется в линейный сигнал путем зарядки и разрядки электролитный конденсатор.

Компаратор LM339 3 ^rd выдает сигнал большой ширины импульса для каждого напряжения высокого уровня, который постепенно уменьшается по мере уменьшения напряжения уровня. Этот сигнал инвертируется и подается на оптоизолятор, который подает стробирующие импульсы на тиристоры. По мере падения уровня напряжения ширина импульса оптоизолятора увеличивается, и чем больше ширина импульса, тем меньше задержка, и постепенно тиристор срабатывает без какой-либо задержки. Таким образом, управляя длительностью между импульсами или задержкой между приложениями импульсов, регулируется угол включения SCR и регулируется подача тока питания, таким образом регулируя выходной крутящий момент двигателя.

Весь процесс представляет собой систему управления без обратной связи, в которой время приложения импульсов запуска затвора к каждому тиристору регулируется в зависимости от того, насколько раньше линейное напряжение снижается от уровня напряжения.

Преимущества плавного пуска

Теперь, когда мы узнали о том, как работает электронная система плавного пуска, давайте вспомним несколько причин, по которым она предпочтительнее других методов.

- Повышенный КПД : КПД системы плавного пуска, использующей твердотельные переключатели, больше из-за низкого напряжения в открытом состоянии.
- Управляемый запуск : Пусковой ток можно плавно регулировать, легко изменяя пусковое напряжение, и это обеспечивает плавный пуск двигателя без рывков.

Управляемое ускорение : Ускорение двигателя регулируется плавно.
Низкая стоимость и размер : Это обеспечивается за счет использования твердотельных переключателей.

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 тому, что полное напряжение, ток и крутящий момент прикладываются сразу же при запуске двигателя, а также немедленно удаляются, 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 пиковый спрос 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.Крутящий момент, однако, пропорционален квадрату квадрата напряжения, поэтому даже небольшое снижение напряжения приводит к большому уменьшению крутящего момента. Например: снижение напряжения на 50 процентов дает снижение тока на 50 процентов и уменьшение крутящего момента на 75 процентов.

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 для таких приложений, 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.

Устройство плавного пуска двигателя — Infogalactic: the planetary knowledge core

Примеры устройств плавного пуска двигателя

Устройство плавного пуска двигателя — это устройство, используемое с электродвигателями переменного тока для временного снижения нагрузки и крутящего момента в силовой передаче и скачков электрического тока двигателя во время запуска. Это снижает механическую нагрузку на двигатель и вал, а также электродинамические нагрузки на подключенные силовые кабели и электрическую распределительную сеть, продлевая срок службы системы.^[1]

Он может состоять из механических или электрических устройств или их комбинации. Механические устройства плавного пуска включают в себя муфты и несколько типов муфт, использующих жидкость, магнитные силы или стальную дробь для передачи крутящего момента, аналогично другим формам ограничителя крутящего момента. Электрические устройства плавного пуска могут представлять собой любую систему управления, которая снижает крутящий момент путем временного снижения входного напряжения или тока, или устройство, которое временно изменяет способ включения двигателя в электрическую цепь.

Поперечный пуск асинхронных двигателей сопровождается пусковыми токами, которые в 7 раз превышают рабочий ток, а пусковой момент до 3 раз превышает рабочий момент. Повышенный крутящий момент приводит к внезапной механической нагрузке на машину, что приводит к сокращению срока службы. Кроме того, высокий пусковой ток вызывает нагрузку на источник питания, что может привести к провалам напряжения. В результате может быть нарушена работоспособность чувствительных потребителей. ^[1]

Плавный запуск устраняет нежелательные побочные эффекты.Было разработано несколько типов, основанных на управлении питающим напряжением или механических устройствах, таких как фрикционные муфты. В списке представлен обзор различных типов электрического запуска. Кривые характеристики тока и крутящего момента показывают поведение соответствующего пускового решения. Скачки крутящего момента влекут за собой высокие механические нагрузки на машину, что приводит к увеличению затрат на обслуживание и увеличению износа. Высокие токи и пики тока приводят к высоким постоянным затратам, взимаемым энергоснабжающими компаниями (расчет пикового тока), и к увеличению нагрузки сети и генератора.

Устройство плавного пуска непрерывно контролирует подачу напряжения трехфазного двигателя во время фазы пуска. Таким образом, двигатель адаптируется к нагрузке машины. Механическое рабочее оборудование ускоряется плавно. Это положительно влияет на срок службы, рабочие характеристики и рабочие процессы. В электрических устройствах плавного пуска могут использоваться твердотельные устройства для управления током и, следовательно, напряжением, подаваемым на двигатель. Они могут быть подключены последовательно с линейным напряжением, приложенным к двигателю, или могут быть подключены внутри треугольной петли (Δ) двигателя, подключенного треугольником, контролируя напряжение, приложенное к каждой обмотке.Твердотельные устройства плавного пуска могут управлять одной или несколькими фазами напряжения, подаваемого на асинхронный двигатель, с наилучшими результатами, достигаемыми при трехфазном управлении. Обычно напряжение регулируется обратно-параллельно включенными кремниевыми выпрямителями (тиристорами), но в некоторых случаях при трехфазном управлении управляющими элементами могут быть обратно-параллельно подключенные тиристор и диод. ^[2]

Другой способ ограничить пусковой ток двигателя — это последовательный реактор. Если для последовательного реактора используется воздушный сердечник, то можно спроектировать очень эффективное и надежное устройство плавного пуска, которое подходит для всех типов трехфазных асинхронных двигателей [синхронных / асинхронных] в диапазоне от 25 кВт 415 В до 30 МВт 11 кВ.Использование устройства плавного пуска реактора с воздушным сердечником является очень распространенной практикой для таких приложений, как насос, компрессор, вентилятор и т. Д. Обычно в приложениях с высоким пусковым моментом этот метод не используется.

Приложения

Устройства плавного пуска

можно настроить в соответствии с требованиями конкретного приложения. В насосах плавный пуск позволяет избежать скачков давления. Системы конвейерной ленты запускаются плавно, избегая рывков и нагрузки на компоненты привода. Вентиляторы или другие системы с ременным приводом можно запускать медленно, чтобы избежать проскальзывания ремня. Плавный пуск наблюдается в электрических вертолетах с дистанционным управлением и позволяет лопастям несущего винта вращаться плавно, контролируемым образом, а не резким скачком. Во всех системах плавный пуск ограничивает пусковой ток и, таким образом, улучшает стабильность источника питания и снижает переходные падения напряжения, которые могут повлиять на другие нагрузки. ^[3] ^[4] ^[5]

См. Также

Список литературы

↑ ^1.0 ^1.1 Siskind, Charles S.(1963). Электрические системы управления в промышленности . Нью-Йорк: McGraw-Hill, Inc., стр. 150. ISBN 0-07-057746-3 .
↑ «Устройства плавного пуска». machinedesign.com.
↑ Бартос, Фрэнк Дж. (01.09.2004). «Приводы переменного тока остаются жизненно важными в 21 веке». Система управления .Деловая информация компании Reed. Проверено 28 марта 2008. ^{[ неработающая ссылка ]}
↑ Эйзенбраун, Роберт Э. (18 мая 2008 г.). «Приводы переменного тока, исторические и будущие перспективы инноваций и роста». Основная презентация по случаю 25-летия консорциума Wisconsin Electric Machines and Power Electronics Consortium (WEMPEC) . Университет Висконсина, Мэдисон, Висконсин, США: WEMPEC. стр.6–10. Проверено 28 марта 2008.
↑ Jahns, Thomas M .; Оуэн, Эдвард Л. (январь 2001 г.). «Приводы переменного тока с регулируемой скоростью в новом тысячелетии: как мы сюда попали?». Транзакции IEEE в силовой электронике . IEEE. 16 (1): 17–25. DOI: 10,1109 / 63,5.



Основные типы
Двигатели постоянного тока
Переменный ток SC механический коммутатор
Коммутатор AC SC электронный

AC синхронный (SM)
Специальные магнитные станки
Немагнитный
Тип корпуса
Компоненты и аксессуары
Контроллеры двигателей
История, образование, рекреационное использование
Экспериментальный, футуристический
Связанные темы
Люди
См. Также
	C — Емкость (F) Q — Заряд (C) G , B , Y — Проводимость, восприимчивость, допуск (S) κ , γ , σ — Электропроводность (См / м) I — Ток (А) D — Поле электрического смещения (C / m ²) E — Электрическое поле (В / м) Φ _E — Электрический поток (В · м) χ _e — Электрическая восприимчивость U , Δ V , Δ φ ; E — ЭДС (В) L , M — Индуктивность (H) H — Напряженность магнитного поля (А / м) Φ — Магнитный поток (Вт) B — Плотность магнитного потока (Тл) χ — Магнитная восприимчивость μ — Проницаемость (Г / м) ε — Диэлектрическая проницаемость (Ф / м) P — Мощность (Вт) R , X , Z — Сопротивление, реактивное сопротивление, импеданс (Ом) ρ — Удельное сопротивление (Ом · м)