Архив статей

01.03.2000

Устройство плавного пуска для нерегулируемых приводов с асинхронными короткозамкнутыми двигателями

УДК 62-83:621.313.333.072.9

А.Б.Кац, А.А.Дубинский, В.Д.Власов

 

УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА ДЛЯ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПРИВОДОВ С АСИНХРОННЫМИ КОРОТКОЗАМКНУТЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

У нерегулируемых приводов на основе асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором наряду с неоспоримыми достоинствами, главными из которых являются высокая надежность, низкая стоимость и низкие затраты на обслуживание, имеется и существенный недостаток – высокий пусковой ток и ударный характер пускового момента. Первый оказывает неблагоприятное влияние на питающую сеть и на сам АД, второй вызывает механические перегрузки трансмиссии и неблагоприятные колебания рабочего органа. Кардинальным решением проблемы является использование частотного регулирования скорости АД с помощью преобразователя частоты. В настоящее время различными фирмами выпускается много типов преобразователей практически на любую мощность, однако их стоимость остается высокой. Для ряда применений, где требуется плавное нарастание или убывание частоты вращения только в моменты пуска и остановки привода, экономически целесообразно использование параметрического способа регулирования частоты вращения АД за счет бесступенчатого регулирования напряжения на статоре с помощью тиристорного регулятора. В зарубежной практике такие регуляторы получили название “софт-стартеров”. Преимущества использования софт-стартеров заключается в существенно более низкой стоимости по сравнению с преобразователями частоты. Софт-стартеры более компактны за счет простоты устройства и относительно более надежны. Их коэффициент полезного действия (КПД) выше, чем у преобразователей частоты, следовательно, меньшие требования к охлаждению.

В настоящее время софт-стартеры выпускаются крупными зарубежными фирмами, (Дженерал электрик, АББ, Симменс). Серии изделий этих фирм имеют большое количество типоисполнений в зависимости от требуемой мощности и условий пуска. Многие из них используют микропроцессорное управление, позволяющее реализовать такие дополнительные функции как встроенное реле перегрузки, пониженная скорость (квазичастотное управление), цифровая индикация параметров, связь с компьютером и самодиагностику. Софт-стартеры, как правило, выполняются с нереверсивным тиристорным коммутатором; при проектировании реверсивных приводов используются внешние контакторы и дополнительные элементы релейно-контакторных схем.

Использование софт-стартеров рекомендуется для следующих технологических установок.

1) Центрифуги имеют большой момент инерции и нуждаются в длительном времени разгона. Кроме того, они могут содержать кинематические передачи. Плавный пуск защищает их от больших нагрузок.

2) Вентиляторы подобно центрифугам, также имеют большую инерцию, требуя длительного времени разгона. Прямой пуск вызывает большую нагрузку на сеть. При прямом пуске и “жесткой” сети возникают большие нагрузки в кинематике (ременная и другие передачи), в подшипниках. Может возникать проскальзывание в ременных передачах. Плавный пуск исключает или, по крайней мере, уменьшает связанные с этим проблемы.

3) Компрессоры приводятся в действие через редукторы или другие силовые передачи. Плавный пуск увеличивает срок их службы. Пусковой момент компрессоров может сильно варьировать в зависимости от условий пуска. Устройство плавного пуска (УПП) способно удовлетворить все варианты нагрузки.

4) Дробилки, заполненные материалом, запускаются с полным моментом нагрузки. В этом случае УПП ограничивает пиковые нагрузки, как машины, так и силовой передачи и обеспечивает получение большого, но плавно увеличивающегося момента, что благоприятно для подшипников в случае загустения смазки при низкой температуре.

5) Мельницы, нагрузка которых может изменяться в широких пределах, требуют высокого пускового момента. В них часто применяются приводы с АД с фазным ротором. В случае небольшой массы мельницы возможна успешная замена такого АД на АД с короткозамкнутым ротором и УПП.

6) Подъемно-транспортные механизмы, для которых важна плавность нарастания момента двигателя при трогании и остановке, уменьшающая раскачивание груза. С другой стороны, в установившемся режиме передвижения или подъема необходима полная скорость.

7) Мешалки; в начале процесса перемешивания вязких или твердых материалов момент нагрузки быстро возрастает при росте скорости, создавая перегрузки в силовых передачах и креплениях. Эту проблему можно решить с помощью УПП.

8) Насосные установки; в них при прямом или ступенчатом пуске (остановке) могут возникать волнообразные колебания перекачиваемых сред в трубопроводах, вызывающие гидроудары. В этом случае рекомендуется как плавный пуск, так и плавный останов привода.

9) Лифты; при применении УПП в приводе лифтов можно повысить комфортабельность езды.

10) Ленточные транспортеры; применяя УПП в приводах ленточных транспортеров, можно избежать проскальзывания ленты при пуске, уменьшить вероятность режима короткого замыкания АД и повреждения груза на ленте.

Разработана серия софт-стартеров УПП-380/660 для общепромышленного применения на диапазон токов 20…400 А. Устройство выполнено на шасси (IP00) для встраивания в шкаф или во взрывозащищенную оболочку и имеет три типоразмера в зависимости от тока. Оно позволяет:

1) плавно увеличивать напряжение на АД при пуске и плавно снижать при остановке привода с заданным темпом;

2) ограничить ток АД на заданном уровне;

3) выполнить согласованное управление внешними контакторами (реверса и шунтирующим);

4) реализовать режим динамического торможения АД с заданным током статора;

5) реализовать режим квазичастотного управления АД для работы на пониженной скорости (две уставки 7 % или 14 % от номинальной скорости);

6) защитить АД от перегрева по упрощенной тепловой модели.

Основу УПП составляет трехфазный нереверсивный тиристорный коммутатор с управлением от микропроцессорного контроллера. Контроллер производит измерение напряжения сети и фазных токов, анализирует внешние сигналы управления, рассчитывает требуемый угол открывания тиристоров во всех режимах работы коммутатора.

Модульная конструкция УПП позволяет использовать их как в общепромышленном, так и во взрывозащищенном исполнении при заключении в соответствующую оболочку. Электроприводы по требованию заказчика могут оснащаться внешними устройствами управления и контроля также во взрывозащищенном исполнении.

Вывод. Устройство УПП 380/660, предназначенное для встраивания в шкаф или взрывозащищенную оболочку, обеспечивает плавный пуск и остановку АД для привода самых различных рабочих машин при низкой стоимости и высоком КПД.


Вернуться к списку новостей