Прямой пуск является наиболее стрессовым неаварийным процессом в эксплуатационной фазе жизненного цикла электропривода. Он обуславливает появление такого негативного явления, как пусковой ток. Пусковым током называется ток, появляющийся в начальный момент движения электродвигателя (далее – ЭД). Он напрямую зависит и коррелируется с моментом инерции электропривода, который в свою очередь обуславливается количеством полюсов электродвигателя и моментом инерции агрегата, приводимого в движение этим двигателем. Прямой пуск имеет резко негативное влияние на электропривод.
Ускоренный износ элементов механической передачи
В условиях большой маховой массы при высокой степени рассогласования между крутящим моментом ЭД и моментом нагрузки (т. е., в условиях тяжёлого пуска агрегата), а также при высокой "оборотистости" электродвигателя узлы, отвечающие за передачу механического момента, подвергаются стрессовым нагрузкам, несвойственным установившемуся режиму.
Кроме того, оказание ротором наибольшего противодействия реактивному статическому моменту ЭД, кинематической передачи и рабочей машины электропривода (насоса, компрессора, т. д.), в состоянии покоя являющегося тормозным и максимальным, приводит к выделению большого количества тепла, пропорционального кинетической энергии маховых масс. Этому противодействию сопутствуют переходные процессы (рис. 1), обуславливаемые знакопеременный электромагнитный момент больших амплитуд (до 4-х крат) (рис. 2). Всё вышеуказанное приводит к уменьшению срока наработки на отказ.
В зависимости от техпроцесса и сферы использования электропривода стрессовым нагрузкам могут подвергаться трубопроводы, задвижки, шиберы, конвейерные ленты и т. д.
Усложнение процесса выбора защит
Не каждый автоматический выключатель (далее – АВ) способен корректно работать в условиях большой разницы токов между пуском и установившимся режимом. Устройство защиты должно иметь время-токовую характеристику (далее – ВТХ), охватывающую соответствующий специфический диапазон. В модульных сериях применяются АВ с ВТХ "D".
Просадки напряжения в питающей сети
Если мощность ЭД сопоставима с мощностью питающего трансформатора или ДГУ, это может приводить к критическим просадкам напряжения и вызывать аварийные выключения другого оборудования этой сети, в т. ч. трансформатора или самого ЭД. Эта же проблема характерна при питании от сетей большой протяжённости.
Необходимость увеличения сечения питающей линии
При повторно-кратковременной работе агрегатов с ПВ 25-40% в режимах S-4, S-5, S-7 диссипация приводит к избыточному нагреву кабеля, не успевающему остывать, что влечет за собой уменьшение допустимой долговременной токовой нагрузки. Нормативно это отражено в ПУЭ 7 изд. п. 1.3.3.
Методы нивелирования пусковых токов
При пусках асинхронных двигателей (далее – АД) с короткозамкнутым (КЗ) ротором мощностью более 100 кВт в сетях 380 В и мощностью более 500 кВт в сетях 6 кВ целесообразно предпринимать меры, способствующие уменьшению этих токов – т. е. организовать плавный пуск электродвигателя.
Для этой цели существует ряд способов:
• переключение "звезда-треугольник" (далее – Y-△);
• устройство плавного пуска (далее – УПП);
• частотное регулирование;
• переключение числа пар полюсов.
Последние два пункта рассматриваться не будут. Частотные преобразователи ввиду гораздо более широкого функционала и, соответственно, стоимости, не используются в случаях, когда техпроцесс ограничивается необходимостью исключительно плавного пуска. Многоскоростные двигатели не дают ощутимого улучшения параметров и имеют другой диапазон применения.
Схема "звезда-треугольник"
Схема плавного пуска через переключение Y-△ (рис. 4) реализуема в двигателях соответствующей конструкции – в коробку выводов (далее – борно) должны выводиться и начала, и концы обмоток, а само борно должно иметь два отверстия под ввод кабелей. На шильдике такого ЭД должны быть указаны соответствующие отметки (рис. 3). Это простой и малозатратный вариант.
Для снижения пусковых токов на обмотки, соединенные по схеме «звезда», подается пониженное напряжение –380 В. По истечении определённого времени, за которое двигатель выходит в установившийся режим (а пониженное напряжение не успевает начать негативное воздействие на ЭД), происходит переключение в "треугольник" и двигатель выходит на номинальные параметры. Для схемы используют 3 контактора либо специальный Y/△-контактор и реле времени или специальный Y/△-переключатель.
Рисунок 4 Типовая схема переключения Y-△
Недостатком такого способа является то, что запуск происходит в два этапа. При этом пусковые токи, как и механические нагрузки, хоть и уменьшаются, но остаются достаточно большими.
Устройство плавного пуска.
Более эффективным методом является использование УПП (рис. 5), принцип работы которого также заключается в изменении скольжения при постоянной угловой скорости посредством варьирования питающего напряжения. Устройство плавного пуска электродвигателя (софстартер) имеет гораздо более тонкую регулировку плавного пуска, что даёт возможность задать параметры в широком диапазоне значений и позволяет кардинально минимизировать или полностью нейтрализовать негативные факторы.
Рисунок 5 УПП фирмы Solcon серии iStart
Базовый набор регулировок УПП – время пуска, время останова, напряжение пуска. Основным элементом устройства плавного пуска являются встречно-включенные тиристоры. Напряжение регулируется фазой открытия тиристора в полупериоде сетевого напряжения. Время разгона подбирается для каждого агрегата индивидуально – двигатель должен успеть выйти в установившийся режим. После этого УПП шунтируется внутренним или, в случае ЭД больших мощностей, внешним контактором. При торможении всё происходит в обратном порядке. При этом если технологической необходимости в длительном выбеге нет (отсутствие опасности гидроудара, т. п.), то время останова рекомендуется уменьшить – это продлит срок службы тиристоров.
УПП позволяет выполнить регулировку пусковых токов, крутящего момента, конечного напряжения. В устройствах высокого уровня могут быть встроены продвинутые системы защиты, в т. ч. предохранители либо АВ, тепловые реле, защиты от межвитковых замыканий. Кроме того устройство может управляться устройствами верхнего уровня (платы расширения, промкомпьютеры, ПЛК) по разным шинам и разным протоколам и включаться в систему АСУ ТП. В отдельных моделях может присутствовать возможность переключения звезда-треугольник.
Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.