Электродвигатели абсолютно необходимы для автоматизации бесчисленных приложений по всему миру. В большинстве случаев, вождение для двигателей — подачи на них электроэнергии — требуется некоторая инженерная система, которая также должна быть совместима с расположением обмоток двигателя. Поскольку в этих системах питания двигателей часто используются другие электрические устройства управления и подключения, уже описанные в этом руководстве по проектированию, или сопровождающие их, сейчас мы рассмотрим их наиболее распространенные варианты. Дополнительную информацию о электроприводах, имеющих функции, выходящие за рамки пускателей двигателей, можно найти по адресу этот motioncontroltips.com статья.
Только самые простые и компактные конструкции — обычно с однофазными двигателями мощностью 5 л.с. или меньше или трехфазными двигателями мощностью 15 л.с. или меньше — допускают прямое включение (также называемое по ту сторону линии) подключение к источнику электропитания без риска перегрузки двигателя и пониженного напряжения в сети. Трехфазные двигатели, приводимые в действие таким образом, могут иметь обмотки, соединенные простым образом (также называемым звездой). или дельта-конфигурация и двигатели с двойным напряжением (удобные тем, что они могут принимать входное напряжение 230 В или 460 В) имеют два комплекта катушек, которые могут работать параллельно или (для более высокого напряжения) последовательно.
Во всех остальных случаях кратковременный запуск двигателя создает слишком много проблем как для самого двигателя, так и для систем, подключенных к двигателю, включая вредное электрическое воздействие, а также чрезмерный износ механических компонентов трансмиссии. Цели проектирования, связанные с безопасностью, производительностью и точностью, обычно требуют использования более совершенных подходов к управлению двигателем.
В предыдущем разделе этого руководства по проектированию мы подробно рассказали о том, что контакторы и реле являются отдельными компонентами, несмотря на случайное использование в промышленности терминов, которые предполагают обратное. Контакторы и пускатели двигателей также являются отдельными компонентами. Здесь эти термины используются взаимозаменяемо, поскольку в их основе лежит одна и та же технология — коммутатор, способный работать с высокими напряжениями.
Разница в том, что пускатели двигателей имеют одну дополнительную систему или системы, отсутствующие в контакторах — реле перегрузки какого-либо типа для отключения входного напряжения если это реле обнаружит перегрузку двигателя или термически неблагоприятное состояние из-за длительной перегрузки по току. Те, кто обозначен как самозащитные пускатели двигателей также предусмотрена защита от короткого замыкания. Здесь снова ключевым является точное использование терминологии: вместо использования короткое замыкание для обозначения любой электрической неисправности этот термин уместно использовать только при обсуждении внезапной перегрузки по току, возникающей из-за потока электрической энергии, который нашел какой-то непреднамеренный путь прохождения. Защита от короткого замыкания срабатывает мгновенно, отключая систему от источника питания.
Еще одно различие между контакторами и пускателями двигателей связано с тем, как эти два компонента рассчитаны и указаны в спецификации. Контакторы обычно классифицируются по их емкости по напряжению. Напротив, пускатели двигателей обычно оцениваются по их текущей мощности и мощности в лошадиных силах двигателей, для которых они совместимы, даже если они выдерживают пусковой ток при запуске без неприятных отключений. Обычно это достигается за счет небольшой задержки срабатывания реле, поскольку многие двигатели (особенно небольших размеров) могут достичь полной рабочей скорости всего за несколько секунд.
Запуск двигателя на самом базовом уровне классифицируется как ручной или автоматический.
Ручной запуск включает в себя переключатели включения-выключения с ручным управлением, которые просто замыкают или размыкают входную цепь двигателя при включении персоналом установки. Некоторые версии, которые квалифицируются как настоящие пускатели двигателя (как указано выше), оснащены реле тепловой перегрузки для отключения двигателя в случае его перегрева.
Напротив, автоматический запуск двигателя иногда называют магнитный пуск для электромеханических контакторов, которые являются основой данной конструкции.
Как и в случае любой электромеханической релейной технологии, они имеют стационарные электромагнитные катушки, которые (по команде от кнопки, концевого выключателя, таймера, поплавкового выключателя или другого реле) соединяют две цепи. Эти цепи включают в себя входные силовые контакты и сопрягаемый носитель, которые (будучи замкнутыми вместе) позволяют току поступать в обмотки двигателя. Одним из вариантов этой конструкции является комбинированный пускатель, который включает в себя магнитное воздействие, а также некоторый способ отключения электроэнергии при необходимости с помощью предохранителя, прерывателя или выключателя цепи двигателя.
Запуск двигателя Wye-delta (один из типов системы пониженного пуска) во время запуска на обмотки двигателя подается напряжение полной сети, хотя напряжение на каждой обмотке двигателя уменьшается на величину, обратную квадратному корню из трех (57,7%), поэтому такое устройство иногда (довольно неточно) называют пуском с пониженным напряжением. Затем схема (обычно с контактором для каждой фазы, реле перегрузки, таймером и механической блокировкой) переключает вход двигателя для подачи напряжения полной сети на его треугольные обмотки.
Запуск двигателя с частичной обмоткой — используется в сочетании со специализированными двигателями с двойным напряжением, упомянутыми выше — при запуске подает сквозное напряжение только на одну часть (половину или две трети) обмоток двигателя (обычно девять или двенадцать). Затем, по истечении заданного времени или при обнаружении заданного напряжения, срабатывает реле или таймер и подает команду на подключение остальных обмоток и подачу питания. Ускорение может быть неравномерным, но пусковое сопротивление двигателя с частичной обмоткой не влияет на пусковой момент и позволяет запускать двигатель с низким крутящим моментом, что полезно для насосов, вентиляторов и воздуходувок. Как и запуск по схеме wye-delta, запуск с частичной обмоткой является разновидностью системы пониженного пуска и обеспечивает пониженное напряжение в полной сети при запуске двигателя, но технически не квалифицируется как запуск с пониженным напряжением.
Реверсивный пуск при полном напряжении использует то, как асинхронные двигатели изменяют направление вращения при переключении любых двух силовых проводов. Системы реверсивного пускателя просто включают в себя пару зеркальных контакторов, дополненных блокирующими подкомпонентами, обеспечивающими режим прямого и обратного хода. Более быстрое изменение направления вращения может быть произведено с помощью затыкание, что является временным включением питания обеих цепей.
Помимо семейства устройств для запуска двигателей с полным напряжением, существуют устройства для запуска двигателей с пониженным напряжением. Там, где оси станка требуют плавного разгона до полной скорости без резких колебаний (для защиты присоединенного оборудования станка или некоторой присоединенной нагрузки), необходимы пускатели двигателей с пониженным напряжением. Фактически, они также полезны в настройках, регулируемых местными энергетическими компаниями, которые ограничивают колебания напряжения и скачки тока в источниках питания во время запуска двигателя.
Пускатели двигателей с пониженным напряжением включают в себя четыре распространенных подтипа.
Пускатели двигателей с первичным резистором это экономичный вариант, в котором используются резисторы и некоторое количество контакторов, причем последние определяют количество ступеней пускового напряжения. Эти шаги могут быть несколько резкими из-за низкой индуктивности схемы. Хотя резисторы могут быть громоздкими и приводить к неэффективности, этот тип стартера обеспечивает надежный пусковой момент двигателя.
Пускатели двигателей первичного реактора наиболее распространены на больших высоковольтных двигателях. Они используют действие реактора (катушки индуктивности) в цепи, подобной цепи пускателя двигателя с первичным резистором. Возможны относительно длительные плавные ускорения (даже до дюжины секунд и более), хотя дополнительная индуктивность системы может снизить общую эффективность, а низкий коэффициент мощности снижает компоненты тока, генерирующие крутящий момент, и поток двигателя.
Пускатели двигателей первичного реактора являются относительно дорогостоящими, но полезными там, где требуется регулируемый пусковой момент. В пускателях автотрансформаторных двигателей используется однообмоточный электрический трансформатор, причем последний является пассивным электрическим устройством для передачи электрической энергии из одной цепи в другую. Более конкретно, в автотрансформаторных пускателях используется три электрических контактора на автотрансформаторе, имеющих выбираемые отводы. Это обеспечивает ступенчатый запуск напряжения для длительного плавного ускорения при запуске — даже до нескольких десятков секунд. Пусковое напряжение может составлять от 50% до 80% от напряжения сети для обеспечения высоких пусковых моментов в приложениях, где это (а не эффективность) является основной целью проектирования.
Плавные пуски использующие твердотельную полупроводниковую технологию, они обладают наибольшей управляемостью из всех вариантов запуска двигателя. Они также наиболее бережно относятся к внутренним компонентам двигателей и присоединенным механизмам передачи мощности. По своей сути, устройства плавного пуска состоят из различных тиристорных или SCR устройств, так, например, в некоторых конструкциях имеется пара тиристоров на каждой из трех линий, подключаемых к двигателю. Ознакомьтесь с разделом этого руководства по проектированию, посвященным твердотельным реле, чтобы ознакомиться с основами этой технологии. Эти коммутационные устройства работают для управления электрической мощностью, подаваемой на обмотки двигателя (как показано на схеме плавного пуска, показывающей углы срабатывания), при этом напряжение двигателя, а также ток и крутящий момент остаются низкими при первоначальном запуске. Затем они постепенно повышают напряжение и крутящий момент в соответствии с заданным режимом.
Программирование плавного пуска двигателя определяет точные параметры увеличения до заданного напряжения. Рассмотрим работу типичного устройства плавного пуска на основе SCR: здесь проводящий (управляемый) SCR имеет подвижную точку затвора, и обратная регулировка этого значения скорости (называемого временем нарастания) приводит к увеличению накопления напряжения перед включением SCR. Затем, как только обмотки двигателя достигают полного напряжения, SCR выключается.
Одно предостережение: Чрезмерное время нарастания тока может привести к превышению пределов безопасности двигателя или вызвать аварийное отключение по предельному току.
Помимо уже упомянутых преимуществ, плавные пускатели обеспечивают защиту двигателя (даже при дисбалансе фаз во время отключения электроэнергии), а также возможность плавной остановки. Последнее полезно в тех случаях, когда двигатели приводят в действие такие конструкции, как конвейеры, в которых задействованы инерционные элементы, способные смещаться или ломаться во время транспортировки.
Конечно, частотно-регулируемые приводы (ЧРП) являются еще один вариант функциональности плавного запуска. Они обеспечивают те же управляемые функции запуска и остановки, что и плавный пуск, хотя и другим способом — путем изменения частоты входного напряжения двигателя, а не величины напряжения. К другим преимуществам VFDS по сравнению с плавным пуском относится возможность регулирования частоты вращения двигателя во всем рабочем диапазоне. VFD также могут обеспечивать мощность для удержания крутящего момента (полный крутящий момент при нулевой скорости), что является ключевым в системах с приводом от двигателя, таких как краны и лифты.
Однако для некоторых конструкций VFD являются чрезмерно дорогостоящими и сложными. Пускатели двигателей с пониженным напряжением, как правило, более подходят, чем VFD, где нет повышения эффективности от запуска подключенного двигателя ниже его максимальной номинальной скорости.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии