Основная задача устройств плавного пуска – решение проблемы чрезмерных пусковых токов, уменьшение электрических и механических перегрузок привода. Но всегда ли нужны подобные устройства?
Мы расскажем о некоторых проблемах, которые могут возникать при использовании УПП (софтстартеров) для запуска асинхронных двигателей. Начнем с очевидного — экономической целесообразности.
В настоящее время для плавного пуска применяют два вида электронных устройств – УПП и преобразователи частоты. Они имеют много преимуществ перед пуском через контактор, но есть и существенный недостаток – цена. Исходя из ограничения стоимости системы, выбор того или иного способа запуска двигателя должен быть оправдан не только технически, но и экономически.
Применение устройств плавного пуска целесообразно в системах с высокой инерционностью механической части привода (вентиляторы, центрифуги). Однако в некоторых случаях в целях экономии можно применять прямой пуск через контактор либо использовать схему «Звезда-Треугольник». Вместе с тем электроника с каждым годом становится дешевле и функциональнее, что позволяет широко применять софтстартеры и частотные преобразователи там, где раньше это было экономически невыгодно.
Как известно, момент на валу пропорционален квадрату напряжения питания электродвигателя. Именно пониженным механическим моментом на валу объясняется то, что он раскручивается плавно. Но всегда ли это является преимуществом?
Дело в том, что в некоторых технологических процессах время пуска должно быть минимальным. Например, это касается мельниц и дробилок, где запуск должен происходить рывком, особенно, когда невозможно начать работу на холостом ходу.
При применении устройств плавного пуска в насосных станциях также могут возникнуть неприятные моменты, прежде всего при запуске незаполненной гидросистемы, когда возможно крайне медленное и неполное ее заполнение. Это может привести к образованию воздушных карманов и заиливанию системы.
Однако даже в этих случаях применение УПП целесообразно, если провести правильную его настройку, создать правильную электрическую схему с нужными блокировками и защитами, проинструктировать технологический персонал.
Например, в случае с дробилкой можно получить все преимущества использования устройства плавного пуска, если предусмотреть в технологическом процессе полное опорожнение дробилки перед её выключением. Кроме того, нужно задать минимально допустимое время разгона, а начальное напряжение установить максимально возможным (до 50%). Пуск в обход УПП (через контактор) можно оставить, но использовать только как аварийный режим.
Применение плавного запуска также может быть ограничено из-за возможного перегрева УПП и двигателя. Асинхронный электродвигатель крайне чувствителен к изменению значения питающего напряжения. Производители ограничивают работу двигателя по времени при отклонении напряжения более чем на 5%. Если софтстартер настроен на значительное время запуска, то при каждом плавном пуске электрические части привода нагреваются. В случае если двигатель часто запускается и выключается, возможна ситуация, когда нагрев УПП и/или двигателя будет критичным. Перегрев можно рассматривать как резкое понижение КПД системы и потери электроэнергии.
В этом смысле предпочтительно использование преобразователей частоты – в их принцип работы заложено не только изменение напряжения, но и управление частотой питающего напряжения при пуске.
Если частые пуски и длительное время разгона обусловлены технологическим процессом, данный недостаток УПП можно легко обойти на этапе проектирования. Для этого нужно заложить более мощное устройство плавного пуска и двигатель, а также предусмотреть дополнительное охлаждение.
При использовании любого электронного силового устройства создается помеха той или иной интенсивности, которая «уходит» в электросеть и в электромагнитное поле. В результате увеличивается реактивная составляющая и гармоническая нагрузка на питающую сеть.
Поскольку в устройстве плавного пуска происходит обрезание исходной синусоиды с частотой 50 Гц, помеха оказывается более мощной, чем в частотном преобразователе, где частота помехи обусловлена несущей частотой ШИМ.
При пуске мощных двигателей через полупроводниковые устройства создаваемые помехи могут негативно влиять на слаботочные системы (контроллеры, сети передачи данных). Это нужно учитывать при проектировании оборудования в целом.
Для уменьшения помех, выделяемых в сеть, необходимо устанавливать сетевые дроссели и фильтры радиопомех. Кроме того, современные контроллеры успешно работают в сложной помеховой обстановке. Уровень помех уменьшается схемотехнически, производится коррекция ошибок аппаратными и программными методами.
Также для максимальной защиты от помех производители рекомендуют устанавливать на выходе софстартеров и преобразователей частоты моторные дроссели, а питающий кабель экранировать и заземлять.
При плавном разгоне механической части привода возможны ситуации, когда система некоторое время работает на резонансных частотах. Это может привести к разрушению подшипников, редуктора и прочих механизмов. Чтобы уменьшить негативное влияние резонансных частот, необходимо прежде всего тщательно центрировать вращающиеся механизмы.
Отметим также, что ударные нагрузки при прямом пуске оказывают гораздо более серьезное влияние, чем кратковременная работа механизмов на резонансных частотах.
Недостатки применения устройств плавного пуска проявляются прежде всего там, где произведена их неправильная настройка. В большинстве случаев плюсов применения функции плавного пуска гораздо больше, чем минусов.
Другие полезные материалы:
Электротехнический дайджест. Выпуск №1
Когда нецелесообразно ремонтировать двигатель
Почему греется электродвигатель
Санкт-Петербург
Ростов-на-Дону
Екатеринбург
Новосибирск
