600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Устройства плавного пуска асинхронных электродвигателей

Преобразователи частоты

Устройства плавного пуска или софт-стартеры (от англ. soft-starter) прочно вошли в жизнь промышленных предприятий в качестве устройств для управления (запуска и останова) асинхронных электродвигателей.

Наше предприятие обладает огромным опытом поставки и промышленного внедрения устройств плавного пуска, изготавливает устройства плавного пуска самостоятельно и поставляет софт-стартеры от ведущих мировых брендов: Schneider-Electric, Siemens, Danfoss, Leroy-Somer и др.

Устройства плавного пуска от ведущих мировых брендовУстройства плавного пуска «звезда-треугольник»Тиристорные софт-стартеры собственного производства
устройства плавного пуска siemensустройство плавного пуска звезда-треугольник 200 кВтСофт-стартер 55 А встраиваемого исполнения
Виды предлагаемых решений для плавного запуска асинхронных электродвигателей

Примеры проектов

Система частотного регулирования и плавного пуска двух электродвигателей по 160 кВт для Группы Компаний «Агроторг»Устройство плавного пуска «звезда-треугольник» для Группы Компаний «Агроторг»Устройство плавного пуска для привода дробилки карьероуправления во Владимирской области
Система частотного управления и плавного пуска двух электродвигателей жимосушильного отделения сахарного завода в Тульской областиустройство плавного пуска звезда-треугольник 200 кВтУстройство плавного пуска Siemens 3RW на карьероуправлении во Владимирской области
Преобразователь частоты Leroy-Somer Powerdrive MD2CS220T и устройство плавного пуска Leroy-Somer Digistart D3-14-350-B (MCD 500 от Danfoss MCD5-0360B)Контракторы и контроллер устройства плавного пуска «звезда-треугольник» от IEKУстройство плавного пуска Siemens 3RW5246-6AC14

Принцип действия

Принцип действия устройств плавного пуска (УПП) заключается в ограничении напряжения, подаваемого на обмотки асинхронного электродвигателя, что позволяет снизить ток намагничивания ротора, который в зависимости от характеристик запускаемого электродвигателя может достигать десятикратного значения. По мере разворота (увеличения частоты вращения вала) электродвигателя, ток в короткозамкнутом роторе электродвигателя растет, отставание ротора от вращающегося электромагнитного поля статора уменьшается, а ток намагничивания снижается.

В зависимости от алгоритма работы, по мере увеличения скорости вращения вала электродвигателя, устройство плавного пуска увеличивает напряжение, подаваемое на обмотки электродвигателя и таким образом, увеличивается вращающий момент на его валу.

Наиболее часто применяемыми алгоритмами запуска являются переключение схемы подключения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник или плавное регулирования напряжения, подаваемого на обмотки электродвигателя при помощи встречно включенных тиристоров в двух или трех фазах электродвигателя.

Классификация устройств плавного пуска

При подборе современных устройств плавного пуска необходимо учитывать, что режим работы устройств плавного пуска и схемы его включения классифицируются в соответствии со стандартом ГОСТ Р 50030.4.2-2012 (МЭК 60947-4-2:2007) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 4. Контакторы и пускатели. Раздел 2. Полупроводниковые контроллеры и пускатели для цепей переменного тока. В соответствии с этим стандартом, устройство плавного пуска может включаться в цель электродвигателя одним из следующих образов:

Электродвигатель со схемой соединения обмоток в треугольник, тиристоры подключены между обмоткой и источником питанияЭлектродвигатель со схемой соединения обмоток в треугольник, тиристоры подключены последовательно с обмоткойЭлектродвигатель со схемой соединения в звезду, тиристоры соединены по схеме треугольник
Устройство плавного пуска электродвигатель со схемой соединения обмоток в треугольник, тиристоры подключены между обмоткой и источником питанияУстройство плавного пуска электродвигатель со схемой соединения обмоток в треугольник, тиристоры подключены последовательно с обмоткойУстройство плавного пуска электродвигатель со схемой соединения в звезду, тиристоры соединены по схеме треугольник
Схемы подключения устройств плавного пуска к электродвигателю и источнику питания

Для условий применения софт-стартеров различают две категории применения:

  • AC-53a — управление двигателем с короткозамкнутым ротором при 8-часовом или более длительном режиме под нагрузкой;
  • AC-53b — управление двигателем с короткозамкнутым ротором: повторно-кратковременный режим.

При этом режим работы в каждой категории характеризуется кратностью пускового тока, длительностью пускового режима и продолжительностью цикла.

Выбор устройства плавного пуска

В соответствии с каталогами софт-стартеров ведущих производителей выбор конкретной модели устройства осуществляется по характеристике категории применения вида AC53b 3-30:330, которая обычно получается на основании расчетов, в которых используются параметры электродвигателя и данные о механизме, который приводится во вращение электродвигателем.

Свяжитесь с нами, и наши специалисты подберут для Вас оптимальное решение Вашей технической задачи. При самостоятельном подборе устройства плавного пуска необходимо руководствоваться следующими соображениями:

  1. Тиристорные устройства плавного пуска (УПП) фактически являются ограничителями напряжения, плавность пуска асинхронного электродвигателя (АД) при этом достигается за счет постепенного увеличения напряжения, подаваемого на обмотки АД, от минимального значения (обычно 10% Uном) до номинально напряжения;
  2. При плавном пуске АД тиристорным софт-стартером обычно используется алгоритм ограничения тока электродвигателя. При этом основным управляющим параметром является величина ограничения пускового тока электродвигателя. То есть скорость нарастания напряжения определяется ПИД-регуляторов в микропрограмме контроллера устройства плавного пуска и подбирается микроконтроллером из условия, чтобы ток электродвигателя во время пуска не превышал заданное значение, которое не может быть более 450% номинального тока;
  3. Поскольку электродвигатель при планом запуске в системе УПП-АД работает в точке, существенно отстоящей от номинальной U/f=const, КПД электродвигателя в такой системе, особенно в начале разгона, чрезвычайно низок. В связи с этим, большая часть электрической энергии преобразуется не в механическую энергию вращения, а в тепло, которое приводит к разогреву обмоток электродвигателя. При этом действует известная «Формула срока службы изоляции электродвигателя»: увеличение максимальной рабочей температуры обмоток на 10ºС приводит к уменьшению срока службы электродвигателя в два раза;
  4. Основным ограничением при плавном запуске системы УПП-АД является время пуска, которое не должно быть больше 150 с. Это время выбрано из условия, что большие времена пуска при кратностях ограничений пусковых токов 450% приведут к чрезмерному перегреву обмоток электродвигателя, ускоренному старению изоляции обмоток и существенному сокращению времени работы электродвигателя (см. п. 3); 5. Кратность пускового момента электродвигателя в системе УПП-АД определяется по формуле:момент электродвигателя при плавном пуске
  1. По опыту применения устройств плавного пуска, при моменте сопротивления нагрузки превышающем 25% номинального момента, кратности ограничения пусковых токов при которых запуск возможен, приближаются к 450%, а времена пуска – к 150 с. То есть тепловой режим пуска электродвигателя значительно ухудшается;
  2. Механические нагрузки: конвейеры, прокатные линии, тянущие устройства, поршневые и винтовые компрессоры имеют кратности пусковых моментов 0,4-0,8 номинального, что, не смотря на физическую возможность плавного запуска через УПП, приводит к существенному сокращению ресурса электродвигателя;
  3. Поскольку пусковые токи остаются достаточно высокими (от двух до четырех номиналов) весьма вероятна перегрузка источника питания системы УПП-АД. Поскольку время запуска при этом существенно увеличится, возрастает вероятность выхода из строя источника питания из-за длительной перегрузки.
  4. При перегрузке источника питания его выходное напряжение снижается, в связи с этим падает стартовый момент электродвигателя в системе УПП-АД, что приводит к затяжному старту электродвигателя и срабатыванию соответствующей защиты запрограммированной в УПП. Это делает запуск двигателя при существенно нагруженном источнике питания полностью невозможным.
  5. Таким образом, можно сделать вывод, что применение устройств плавного пуска возможно для запуска механизмов, стопорящий момент которых ниже 20% номинального момента электродвигателя: горизонтальные центробежные насосные агрегаты, вентиляторы, дымососы без обратного вращения.
  6. При необходимости гарантированного плавного запуска механизмов, в которых стопорящий момент более 20% номинального, при возможных снижениях напряжения питания, применяются преобразователи частоты. К таким механизмам относятся: винтовые и поршневые насосы и компрессоры, вентиляторы и насосы, в которых наблюдается обратное вращение в отключенном состоянии, рубительные машины бумагоделательных машин, дробилки, мельницы, дессольверы, конвейеры и т.п.