Výběr softstartérů

Provoz jakýchkoli motorů je spojen s výskytem rozběhových proudů v síti, které mohou být několikanásobně vyšší než provozní hodnoty. Taková situace představuje významnou hrozbu jak pro vinutí elektromotoru, tak pro elektrické vedení. Speciální zařízení, které zabraňuje náhlému nárůstu, může pomoci problém vyřešit. Proto se dále budeme zabývat tím, jak vybrat softstartér pro připojení různých zařízení.

Obecné informace o UPP

Moderní softstartéry umožňují nejen postupné zvyšování proudového zatížení, ale také řadu dalších užitečných funkcí: sledování parametrů připojeného elektromotoru, změnu podmínek zastavení, ochranné vypnutí při přetížení a mnoho dalšího. Konstrukčně je softstartér polovodičový prvek, který se může přepnout do otevřeného nebo zavřeného stavu a omezit tak zatížení. Kromě toho mohou být vybaveny výkonovými kontakty, displeji, vypínacími zařízeními a dalšími komponenty.

Použití softstartérů pro elektromotory je nutné v následujících situacích:

• V přítomnosti výkonných elektrických strojů, zejména třífázových asynchronních, charakterizovaných vysokými proudy. U nich bude normální provoz doprovázen falešným spouštěním automatiky, znatelným poklesem napětí a dalšími problémy ovlivňujícími normální provoz sousedních zařízení.
• Pokud technologické operace neumožňují trhavé pohyby. Například přímý start dopravníku může vést k poruše nebo zastavení výroby, a to jak ve fázi rozjezdu, tak i brzdění.
• Přetížení elektrických sítí, při kterých proudy již překračují jmenovité režimy. V okamžiku spouštění asynchronních motorů může dojít k přepálení vodičů, přehřátí transformátorů nebo k aktivaci automatiky v trafostanici a rozvodně.
• Dlouhá doba přímého startu, která dále komplikuje proces akcelerace motoru.

Pokud vaše sítě mají alespoň jeden z těchto faktorů, budete potřebovat zařízení pro měkký start, na kterém bude záviset spolehlivost a stabilita celého systému. Pozoruhodným příkladem je start válcovací tratě, diagram UPP pro takové zařízení je uveden níže:

Softstartér se instaluje před elektrický stroj, aby reguloval proud ve vinutích motoru. Jak je vidět z níže uvedeného diagramu proudu a frekvence, frekvence se postupně zvyšuje, protože proud vytváří několik skoků, ale ne více než limit nastavený na softstartéru.

Výběr takové kritické jednotky by měl být proveden mezi důvěryhodnými výrobci.

Špičkoví výrobci

Hlavním požadavkem na softstartér je spolehlivost a životnost. Proto je při výběru konkrétního modelu důležité rozhodnout se pro nejoblíbenější výrobce, jejichž seznam je uveden v tabulce níže:

Tabulka 1: Porovnání výrobců softstartérů

Základní kritéria výběru

Měkký start lze realizovat různými způsoby a rychlostmi nárůstu elektrického proudu. Proto je třeba v první řadě vycházet z provozních parametrů asynchronních elektromotorů.

Mezi nimi najdete užitečné:

• Hodnota proudu při spouštění elektromotoru, který se nejpohodlněji měří kleštěmi empirickou metodou. V laboratorních podmínkách se používají speciální přístroje, které zaznamenávají maximum, jsou mnohem přesnější, ale také dražší.
• Provozní proud – je nezbytné pro určení poměru zatížení zařízení pro soft start.
• Čas zahájení – časový interval, během kterého motor dosáhne jmenovité frekvence a ustálí se na jmenovitém proudu.
• Zastavit čas – není regulováno všemi technologickými procesy, protože ne ve všech případech je vyžadováno plynulé zastavení.

Důležité je také určit počet startů za jednotku času, v průměru je softstartér potřeba na 2–3 manipulace za hodinu. Náklady na pořízení a instalaci se pak určitě vyplatí díky úsporám životnosti třífázového elektromotoru.

Výběr podle klasifikace spuštění

Dalším kritériem pro výběr zařízení s měkkým startem bude závažnost spouštěné jednotky.

Podle přijaté klasifikace se rozlišují tři kategorie:

• Snadný start – je považován za situaci, kdy se spouštěcí výkon liší od jmenovitého výkonu maximálně 3krát. Patří sem zařízení se slabým mechanickým zatížením – ventilátory, čerpadla, motory s volnoběžným startem atd.

• Průměrný začátek – možnost, pokud dojde k čtyřnásobnému přetížení a doba rozběhu je poměrně dlouhá, od 4 do 30 sekund. Patří sem různé míchačky, drticí zařízení, některé dopravníky atd.
• Tvrdý start – to zahrnuje jednotky, které produkují 6–7násobný přebytek. Jedná se o všechny druhy jeřábových elektrických strojů a navijáků s počátečním zatížením, separátory, šroubová zařízení, čerpadla atd.

Kategorie se vypočítá vydělením rozběhového proudu provozním proudem v jmenovitém režimu. Pokud je hodnota přetížení příliš velká, pak je kromě měkkého rozběhu nutné použít také regulaci frekvence.

Způsob ovládání

Podle způsobu zapínání a vypínání zařízení pro softstartér se dělí na analogové a digitální. Dnes je na trhu téměř nemožné koupit analogové zařízení pro softstartér, protože výrobci používají elektroniku. Analogové zařízení pracuje pomocí potenciometru a spínače. Digitální zařízení je založeno na mikrokontroléru, který vyhodnocuje aktuální situaci v síti a vysílá řídicí povely.

Digitální modely jsou vybaveny všemi druhy analyzátorů, systémy pro řízení provozních parametrů, ochranami atd. Některé z nich jsou vybaveny funkcí vzdáleného přístupu a všechny procesy lze sledovat a ovládat pomocí mobilní aplikace.

Věnujte prosím zvláštní pozornost následujícím funkcím, které mohou být užitečné pro implementaci určitých technologických operací:

• Ochrana proti přetížení je nedílnou součástí většiny softstartérů;
• blok plynulého zrychlení elektromotoru – nutný k zabránění trhnutí v počáteční fázi;
• blok pulzního zrychlení, kdy se první zatlačení hřídele provede v maximálním momentu, aby se s ní pohybovalo s velkým zatížením;
• plynulé brzdění – potřebné v situacích, kdy možnost opětovného nastartování závisí na způsobu zastavení motoru nebo proces neumožňuje náhlé přerušení;
• ochrana proti fázové nerovnováze, přerušení vedení, snížení provozních proudů nebo poklesu frekvence.

Funkce bypassu

Během nepřetržitého provozu elektromotoru přebírá zařízení pro měkký start jeho pracovní zatížení a propouští ho hlavním vedením. To způsobuje předčasné opotřebení polovodičového spoje, což způsobuje snížení životnosti. Aby se tomuto efektu zabránilo, je po spuštění elektromotoru zařízení pro měkký start přepnuto kontakty startéru.

Tato možnost je relevantní pro elektrické stroje s vysokými jmenovitými provozními proudy. Některé modely softstartérů jsou těmito stykači vybaveny z výroby, u jiných je bočník instalován samostatně, příklad samostatné instalace je znázorněn na obrázku níže:

Po přemostění bude elektrický stroj napájen přímo ze sítě.

Počet fází

Podle počtu fází se softstartéry dělí na dvoufázové a třífázové, z nichž každá používá dvě, respektive tři fáze. V první verzi se start provádí přes dvě fáze a třetí je přímo připojena k elektrickému stroji. Nevýhodou dvoufázových modelů pro softstartér je asymetrie systému, ale taková zařízení mají nižší cenu a menší rozměry.

Třífázové softstartéry jsou dražší, ale jejich provoz je zcela symetrický, jejich použití je opodstatněné pro procesy s častým spínáním a velkým zatížením.

Existuje kategorie kompaktních zařízení, která fungují přímo z domácí sítě. Jsou určena pro spouštění nízkopříkonových domácích instalací.

Pro efektivní využití softstartérů je velmi důležité vybrat správný typ zařízení. Hlavními kritérii pro výběr jsou pasové údaje použitého elektromotoru, typ jeho zatížení a frekvence startů. Různé aplikace vyžadují různé startovací charakteristiky, proto výběr softstartéru musí být proveden s ohledem na specifikovaná kritéria pro každou aplikaci.

Startovací charakteristiky v závislosti na použitém zařízení nebo řešeném problému lze rozdělit do několika kategorií.

Kategorie provozních režimů:

■ Normální provozní režim vyžaduje hodnotu rozběhového proudu maximálně 3,5 x I nom, přičemž doba rozběhu může být v rozmezí 10 – 20 sekund.

■ Těžký provoz je charakterizován přítomností zátěže, která má vyšší moment setrvačnosti a vyžaduje rozběhový proud až 4,5 x I jmenovitý s dobou zrychlení přibližně 30 sekund.

■ Velmi těžký provoz se vyznačuje velkým momentem setrvačnosti zátěže, rozběhovým proudem až 5 x I jmenovitým a dlouhou dobou zrychlení.

Tabulka výběru zařízení

Zátěž, režim Normální Těžký Velmi těžký

Možnosti pozvolného rozběhu asynchronních motorů:

Technologie měkkého startu (SPT)

Podle jejich vlastností a schopností se softstartéry dělí do čtyř různých kategorií:

1. Regulátory startovacího momentu

Regulátory rozběhového momentu řídí pouze jednu fázi třífázového motoru. Jednofázové řízení může řídit rozběhový moment motoru, ale rozběhový proud je mírně snížen. Proud protékající vinutím motoru se téměř rovná proudu při přímém spouštění a není řízen spouštěčem. Tento proud protéká vinutím motoru delší dobu než při přímém spouštění, a proto může způsobit přehřátí motoru.

Regulátory rozběhového momentu nelze použít tam, kde je nutné snížit rozběhové proudy, zajistit časté starty nebo spouštět zátěže s vysokou setrvačností.

2. Regulátory napětí bez zpětné vazby.

Regulátory napětí s otevřenou smyčkou mění výstupní napětí rychlostí zadanou uživatelem a nemají žádný zpětnovazební signál z motoru. Splňují standardní požadavky na elektrický a mechanický výkon pro softstartéry a mohou řídit napětí na dvou i všech třech fázích motoru.

Proces spouštění určuje uživatel nastavením počátečního napětí a doby, po kterou napětí vzroste na jmenovitou hodnotu. Mnoho z těchto zařízení také poskytuje omezení zapínacího proudu, ale toto omezení je obvykle založeno na snížení napětí během procesu spouštění. Typicky takové regulátory také zajišťují řízení zpomalení, plynule snižující napětí při zastavení a tím prodlužují jeho dobu trvání.

Dvoufázové regulátory napětí s otevřenou smyčkou snižují zapínací proud ve všech třech fázích, ale proud je nevyvážený. Regulátory, které mění napětí v jedné fázi, mají také omezené možnosti pro regulaci doby rozběhu, nicméně z důvodu přehřívání motoru je lze použít pouze při nízké zátěži.

3. Regulátory napětí se zpětnou vazbou

Zpětnovazební regulátory napětí jsou vývojem výše popsaných zařízení. Přijímají informace o proudu motoru a používají je k zastavení nárůstu napětí během procesu spouštění, když proud dosáhne uživatelem stanoveného limitu. Aktuální informace se také používají k organizaci různých ochran, například proti přetížení, fázové nesymetrii, elektronickému klíči atd.

Zpětnovazební regulátory napětí lze použít jako komplexní startovací systémy motoru.

4. Regulátory proudu se zpětnou vazbou.

Proudové regulátory se zpětnou vazbou jsou nejprogresivnější softstartéry. Tato zařízení primárně regulují proud, nikoli napětí. Řízení stejnosměrného proudu poskytuje přesnější řízení spouštění a jednodušší nastavení a programování softstartéru. Většina parametrů, které vyžadují nastavení při programování regulátorů napětí, se nastavuje automaticky v regulátorech proudu.

Nízkonapěťový start

Při rozběhu na plné napětí proteče v prvním okamžiku asynchronním motorem proud rovný proudu při zaseknutí rotoru a motor vyvine rozběhový moment. Jak dojde ke zrychlení, proud klesá a točivý moment se nejprve zvýší na kritickou hodnotu a poté klesne na hodnotu charakteristickou pro jmenovité otáčky. Skutečný tvar křivky proudu a momentu závisí na konstrukci motoru.

Proces spouštění různých motorů se stejnými charakteristikami při jmenovitých otáčkách se může značně lišit. Počáteční startovací proud se může pohybovat od 500 do 900 % jmenovitého proudu. Podobně se startovací moment může měnit od 70 do 230 % jmenovité hodnoty. Tyto charakteristiky závisí na konstrukci motoru a jsou omezením v jakékoli aplikaci softstartéru.

Pro aplikace, kde je vyžadován maximální rozběhový moment s minimálním rozběhovým proudem, musí být použity vhodné motory.

S klesajícím napětím se rozběhový moment vyvíjený motorem snižuje o druhou mocninu poklesu proudu, jak ukazuje vzorec níže:

Mst = Mstart x (Ist/Istart)2,

• Mst = Startovací moment
• Ist = Startovací proud
• I start = Jmenovitý startovací proud
• M start = Jmenovitý startovací moment

Při použití softstartérů se snížením napětí lze počáteční rozběhový proud snížit pouze na úroveň, při které rozběhový moment stále převyšuje zatěžovací moment. Pokud je moment motoru nižší než moment zátěže v kterémkoli bodě plánu spouštění, zrychlení motoru se zastaví a mechanismus nedosáhne jmenovitých otáček.

Startéry hvězda/trojúhelník

Přestože jsou hvězdicové/trojúhelníkové spouštěče nejběžněji používaným typem spouštěčů, jsou vhodné pouze pro velmi malé zatížení.

Při startování je motor nejprve zapojen do hvězdy, zatímco proud a točivý moment se při zapojení do trojúhelníku sníží na 1/3 jmenovitých hodnot. Po uplynutí uživatelem zadaného časového intervalu je motor odpojen od sítě a znovu k ní připojen v obvodu trojúhelníku.

Aby byl takový start efektivní, musí být motor schopen vyvinout točivý moment nutný k dosažení plných otáček při záběru do hvězdy. Přepnutí z hvězdy na trojúhelník při otáčkách výrazně nižších, než jsou jmenovité otáčky, má za následek hodnoty proudu a točivého momentu srovnatelné s procesem přímého spouštění.

Kromě proudových a točivých rázů dochází během přechodu hvězda-trojúhelník k dalším závažným přechodovým jevům. Amplituda přechodových procesů závisí na fázi a amplitudě napětí generovaného motorem v okamžiku sepnutí. V nejhorším případě se generované napětí rovná síťovému napětí a je k němu v protifázi. V tomto případě může proud překročit jmenovitou počáteční hodnotu dvakrát a točivý moment čtyřikrát.

Startéry s autotransformátorem

Tento typ startéru využívá autotransformátor ke snížení napětí dodávaného do motoru během startování. Používají určitý počet odboček, které umožňují měnit rozběhový proud a moment přerušovanou změnou napětí. Tento proces zvyšování napětí zajišťuje, že lze dosáhnout plné rychlosti před dosažením jmenovitého napětí, čímž se minimalizují proudové a krouticí rázy během přechodového procesu. Protože je však počet odboček omezený, není možné dosáhnout vysoké přesnosti ovládání.

Na rozdíl od startéru hvězda-trojúhelník je startér s autotransformátorem zařízení s uzavřenými přechodovými procesy. Proto během rozběhu ze sníženého na jmenovité napětí nedochází k závažným přechodovým jevům v křivce proudu a momentu.

Protože na autotransformátoru dochází k poklesu napětí, má to za následek snížení točivého momentu při všech otáčkách motoru. Při provozu se zátěží s vysokou setrvačností může doba rozběhu překročit bezpečnou nebo přijatelnou mez a při provozu s proměnnou zátěží nelze dosáhnout optimálního chování systému.

Typicky se autotransformátorové spouštěče používají pro občasné starty, až 3 starty za hodinu. Startéry určené pro častější nebo těžší startovací podmínky bývají příliš velké a drahé.

Spouštěče s odpory v obvodu statoru

Statorové odporové spouštěče používají kovové nebo kapalné odpory ke snížení napětí dodávaného do statoru. Tyto spouštěče poskytují účinné snížení startovacího proudu a momentu motoru a velmi dobře fungují při správném výběru rezistorů.

Pro přesný výběr rezistorů ve fázi návrhu je třeba znát parametry motoru, zatížení a provozní režimy. Takové informace jsou obvykle obtížně dostupné, proto se rezistory volí přibližně, což vede ke zhoršení procesu spouštění a snížení spolehlivosti.

Odpor rezistorů se mění, jak se zahřívají během procesu spouštění. Pro zachování spouštěcích parametrů a zvýšení spolehlivosti systému se obvykle instalují relé zpoždění restartu.

Kvůli velkému teplu generovanému odpory se spouštěče s odpory v obvodu statoru nepoužívají ke spouštění zátěží s vysokou setrvačností.

Zařízení pro měkký start (SPD)

Elektronické softstartéry jsou nejpokročilejší zařízení pro organizaci startování snížením napětí. Moderní technologie zajišťuje řízení rozběhového proudu a točivého momentu. Nejpokročilejší systémy také poskytují komplexní ochranu motoru a funkce rozhraní.

Soft start poskytuje následující základní funkce start a stop:

• Plynulá změna napětí a proudu bez skoků a přechodných jevů.
• Možnost plné kontroly rozběhového proudu a momentu pomocí jednoduchého programování.
• Možnost častých startů bez změny chování systému.
• Optimální proces spouštění i v aplikacích, kde se zatížení od začátku do spuštění liší.
• Měkké zastavení v systémech, jako jsou čerpadla a dopravníky.
• Brzdění pro zkrácení doby zastavení.

Typické požadavky na startovací proud.

Uvedená tabulka slouží pouze pro účely předběžného výběru. Skutečné požadavky na rozběhový proud závisí na vlastnostech mechanismu a motoru. Další informace naleznete v části Nízkonapěťový start.

Jak vybrat správný softstartér (softstartér)

Telefon/Fax: , E-mail: [email protected], Pracovní doba: od 9.00:18.00 do XNUMX:XNUMX (bez oběda).

© Matrix Group LLC oficiální zástupce předních světových výrobců pohonné techniky a průmyslové elektroniky v Rusku, 2004-2023

Tato stránka slouží pouze pro informační a referenční účely a za žádných okolností se nejedná o veřejnou nabídku.
YOHO stránky. profesionálně. Delta Electronics Danfoss VLT