Схема плавного пуска электродвигателя: Схема плавного пуска болгарки своими руками

Содержание

Пример применения системы плавного пуска электродвигателя.

Принцип работы УПП

Силовая часть устройства плавного пуска состоит из силовых тиристоров, включенных встречно-параллельно и обходных контакторов. Изменение напряжения достигается регулировкой проводимости полупроводниковых устройств путем подачи отпирающих импульсов на управляющие контакты.

В состав УПП также входит:

  • Генератор управляющих импульсов. Этот блок вырабатывает сигналы, изменяющие угол проводимости полупроводниковых устройств при пуске и остановки электродвигателя.
  • Управляющее устройство на базе контроллера или микропроцессора. Его основные функции – подача команд на генератор импульсов, обеспечение связи с другими устройствами, прием сигналов от датчиков, обеспечение защитного отключения электрической машины при аварийных и ненормальных режимах работы.

Старт электрической машины осуществляется на напряжении, составляющем 30-60% от номинального. При этом происходит плавное зацепление шестеренок передаточного механизма, постепенное натяжение ремней привода. Далее управляющий блок постепенно увеличивает проводимость тиристоров до полного разгона электродвигателя. При достижении номинальной частоты вращения вала, замыкаются контакты шунтирующих коммутационных устройств. Ток начинает течь в обход тиристоров. Это необходимо для снижения нагрева полупроводниковых устройств, увеличения срока службы УПП, снижения энергопотребления.

При остановке электродвигателя, контактор включает в цепь тиристоры. С генератора импульсов поступают сигналы, плавно уменьшающие проводимость тиристоров до остановки электрической машины.

Зачем понадобился плавный пуск двигателя

Итак, проблема — на котельной есть насосы подпитки котла водой. Всего два насоса, и включаются они по команде от системы слежения за уровнем воды в котле. Одновременно может работать только один насос, выбор насоса осуществляет оператор котельной путем переключения водяных кранов и электрических переключателей.

Насосы приводятся в действие обычными асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели 7,5 кВт включаются через обычные контакторы (магнитными пускателями). А поскольку мощность большая, то пуск очень жесткий. Каждый раз при пуске возникает ощутимый гидроудар. Портятся и сами двигатели, и насосы, и гидросистема. Иногда такое ощущение, что трубы и краны сейчас разлетятся вдребезги.

Кроме того, когда котёл остывший, и в него резко подается горячая вода (более 95 °С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление. Бывает и наоборот, воду с температурой 100 °С можно холодной – когда в котле находится сухой пар с температурой почти 200 °С. В этом случае тоже происходят вредные гидроудары.

Жаль, что конструкцией котла в электросхеме не предусмотрено было плавное включение двигателей насоса. Хотя котлы итальянские, на этом было решено сэкономить…

Повторюсь, что для плавного включения асинхронных двигателей мы имеем на выбор такие варианты:

  • схема «звезда-треугольник»
  • система плавного пуска (мягкий пуск)
  • частотный преобразователь (инвертор)

В данном случае необходимо было выбрать тот вариант, при котором бы было минимальное вмешательство в рабочую схему управления котлом.

Дело в том, что любые изменения в работе котла должны быть обязательно согласованы с производителем котла (либо сертифицированной организацией) и с надзорной организацией. Поэтому изменения должны быть внесены незаметно и без лишнего шума. Хотя, в систему безопасности я не вмешиваюсь, поэтому тут не так строго.

Чем опасен пусковой ток электродвигателя

При подаче напряжения на обмотку статора скорость вращения ротора равна нулю. Ротор нужно стронуть с места и раскрутить до номинального частоты вращения. На это тратится значительно большая энергия, чем та, что нужна для номинального режима работы.

Под нагрузкой пусковые токи больше, чем на холостом ходу. К весу ротора прибавляется механическое сопротивление вращению от приводимого двигателем в движение механизма. На практике влияние этого фактора стремятся минимизировать. Например, у мощных вентиляторов на момент запуска автоматически закрываются шиберы в воздуховодах.

В момент протекания пускового тока из сети потребляется значительная мощность, расходуемая на выведение электродвигателя на номинальный режим работы. Чем мощнее электромотор, тем большая мощность для разгона ему требуется. Не все электрические сети переносят этот режим без последствий.

Перегрузка питающих линий неизбежно приводит к снижению напряжения в сети. Это не только еще более затрудняет процесс запуска электродвигателей, но и влияет на других потребителей.

Да и сами электродвигатели во время пусковых процессов испытывают повышенные механические и электрические нагрузки. Механические связаны с увеличением вращающего момента на валу. Электрические же, связанные с кратковременным увеличением тока, воздействуют на изоляцию обмоток статора и ротора, контактные соединения и пусковую аппаратуру.

Выбор устройства плавного пуска

Принцип работы УПП основан на ограничении напряжения сети на нагрузке при помощи симисторов или тиристоров, включенных встречно-параллельно. Исходя их этого, регулируются ток и напряжение на двигателе. УПП предназначается для разгона и останова асинхронного двигателя, имеющего высокий пусковой момент. При выборе УПП необходимо остановиться на следующих свойствах.

— Шунтирование.

После запуска двигателя с нагрузкой устройство желательно вывести из силовой цепи по двум причинам:

1. УПП необходимо подготовить к последующей работе, соответственно прибору нужно дать остыть после пуска;

2. Минимизируются потери из-за падения напряжения на симисторах. Этого можно достичь, соединяя пофазно вход и выход УПП шунтирующим контактором. Однако тепловые потери на силовых ключах намного меньше потерь на УПП в режиме пуска даже при длительном протекании силового тока. Поэтому некоторые УПП производятся и без шунтирующего контактора.

— Управление.

По элементной базе разделяют на аналоговые и цифровые УПП.

— Фазность.

По числу ключей в фазах УПП делятся на неполнофазные (имеющие ключи в 1…2 фазах) и полнофазные (имеющие ключи во всех фазах). Полнофазные УПП обеспечивают симметричное распределение токов по фазам.

— Контроль величины тока.

Чаще всего УПП, не имеющие функции контроля тока, повышают за определенное время напряжение на двигателе от начального до номинального значения. Если же стоит задача ограничения тока, без данной функции не обойтись. В случаях, когда наблюдается ограниченная мощность сети, существует вероятность аварии из-за превышения предельно допустимого тока. УПП, имеющие данную функцию, способны обеспечить плавное нарастание тока в начале процесса пуска.

— Торможение.

При подаче на электродвигатель постоянного тока происходит его интенсивное торможение. Функция УПП подачи тока на обмотку чаще всего применяется в системах, которые могут двигаться сами собой при отсутствии тормоза, — подъемники, фуникулеры.

— Защита.

УПП имеет ряд защит двигателя и механизма. В этот комплекс входят: защита от перекоса фаз, изменения чередования фаз, перегрева радиаторов УПП, защита от перегрузки и неисправностей силовой цепи, слишком маленького тока, от снижения частоты. Но стоит оберегать прибор от короткого замыкания в цепи нагрузки, в противном случае УПП может выйти из строя. Однако при правильном монтаже короткое замыкание — процесс не мгновенный, и прибор, скорее всего, просто отключится при снижении сопротивления нагрузки. Но, прежде чем снова запускать его в работу, необходимо устранить причину, приведшую к короткому замыканию.

На сегодняшний день различные отрасли российской промышленности применяют электропривод переменного тока для решения своих задач: водоснабжение, энергетика, атомная, оборонная промышленности, нефтегазовая отрасль, автоматизированное производство, крановое и лифтовое производство, вентиляция, кондиционирование. Помимо перечисленных характеристик, у преобразователя частоты и устройства плавного пуска, также важны и другие параметры: номинальные мощность и ток двигателя, напряжение питания, число пусков в час, длительность пуска/останова, пусковой ток.

Принцип действия устройство плавного пуска

Основной проблемой асинхронных электродвигателей является то, что момент силы, развиваемый электродвигателем, пропорционален квадрату приложенного к нему напряжения, что создаёт резкие рывки ротора при пуске и остановке двигателя, которые, в свою очередь, вызывают большой индукционный ток.

Софтстартеры могут быть как механическими, так и электрическими, либо сочетать то и другое.

Механические устройства непосредственно противодействуют резкому нарастанию оборотов двигателя, ограничивая крутящий момент. Они могут представлять собой тормозные колодки, жидкостные муфты, магнитные блокираторы, противовесы с дробью и прочее.

Данные электрические устройства позволяют постепенно повышать ток или напряжение от начального пониженного уровня (опорного напряжения) до максимального, чтобы плавно запустить и разогнать электродвигатель до его номинальных оборотов. Такие УПП обычно используют амплитудные методы управления и поэтому справляются с запуском оборудования в холостом или слабо нагруженном режиме. Более современное поколение УПП (например, устройства ЭнерджиСейвер) используют фазовые методы управления и потому способны запускать электроприводы, характеризующиеся тяжелыми пусковыми режимами «номинал в номинал». Такие УПП позволяют производить запуски чаще и имеют встроенный режим энергосбережения и коррекции коэффициента мощности.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

  1. Плавное увеличение нагрузки.
  2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
  3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
  4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

  1. Сложные схемы.
  2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
  3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Зачем понадобился плавный пуск двигателя

Итак, проблема — на котельной есть насосы подпитки котла водой. Всего два насоса, и включаются они по команде от системы слежения за уровнем воды в котле. Одновременно может работать только один насос, выбор насоса осуществляет оператор котельной путем переключения водяных кранов и электрических переключателей.

Насосы приводятся в действие обычными асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели 7,5 кВт включаются через обычные контакторы (магнитными пускателями). А поскольку мощность большая, то пуск очень жесткий. Каждый раз при пуске возникает ощутимый гидроудар. Портятся и сами двигатели, и насосы, и гидросистема. Иногда такое ощущение, что трубы и краны сейчас разлетятся вдребезги.

Кроме того, когда котёл остывший, и в него резко подается горячая вода (более 95 °С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление. Бывает и наоборот, воду с температурой 100 °С можно холодной – когда в котле находится сухой пар с температурой почти 200 °С. В этом случае тоже происходят вредные гидроудары.

Жаль, что конструкцией котла в электросхеме не предусмотрено было плавное включение двигателей насоса. Хотя котлы итальянские, на этом было решено сэкономить…

Повторюсь, что для плавного включения асинхронных двигателей мы имеем на выбор такие варианты:

  • схема «звезда-треугольник»
  • система плавного пуска (мягкий пуск)
  • частотный преобразователь (инвертор)

В данном случае необходимо было выбрать тот вариант, при котором бы было минимальное вмешательство в рабочую схему управления котлом.

Дело в том, что любые изменения в работе котла должны быть обязательно согласованы с производителем котла (либо сертифицированной организацией) и с надзорной организацией. Поэтому изменения должны быть внесены незаметно и без лишнего шума. Хотя, в систему безопасности я не вмешиваюсь, поэтому тут не так строго.

ПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ЧЕРЕЗ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Наиболее гибкий способ управления не только режимом пуска, но и рабочими характеристиками асинхронного электродвигателя – это применение частотного преобразователя. По своей сути частотный преобразователь представляет собой узкоспециализированный инвертор:

  • входное напряжение в нем выпрямляется;
  • затем заново преобразуется в переменное, но уже с заданной частотой и амплитудой.

Это происходит благодаря работе генератора широтно-импульсной модуляции (ШИМ), который создает серию прямоугольных импульсов заданной частоты и скважности (отношения длительности импульса к его периоду). Генерируемые импульсы управляют силовыми ключами, коммутирующими выпрямленное напряжение питания на обмотки выходного трансформатора.. Как осуществляется плавный пуск через частотный преобразователь?

Как осуществляется плавный пуск через частотный преобразователь?

В данном случае становится возможным плавное изменение не только напряжения, но и частоты питающего электродвигатель напряжения. Благодаря тому, что ШИМ-генератор частотного преобразователя легко может управляться с обратной связью по потребляемому току, становится возможным пусковой режим, в котором ток не превышает номинальный – таким образом перегрузка питающей сети фактически отсутствует.

Однако такой пусковой режим требует значительного усложнения частотного преобразователя, поэтому для управления асинхронными электродвигателями обычно используется комбинация с отдельным устройством плавного пуска (УПП).

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Способы пуска асинхронных электродвигателей

Для запуска асинхронных двигателей используется разные методы. На практике наибольшее распространение получили следующие способы:

  • Изменение конструкции электродвигателей (роторы с глубокими пазами, типа “двойная беличья клетка”).
  • Прямой пуск.
  • Запуск на пониженном напряжении.
  • Частотный пуск.

Двигатели специальной конструкции существенно дороже обычных электрических машин, что сильно ограничивает их применение.

Прямой запуск

Самая простая схема пуска асинхронных электрических машин с короткозамкнутым ротором – непосредственное подключение к сети. Подача напряжения на статорные обмотки осуществляется замыканием силовых контактов магнитного пускателя или контактора.

При прямом пуске электрической машины момент силы на валу значительно меньше номинального. Кроме того, запуск на полном напряжении вызывает броски тока и снижение напряжения. Прямой запуск применяется:

  • При низкой мощности электрической машины.
  • Для технологического оборудования, не нуждающегося в плавном разгоне.
  • Для механизмов с запуском без нагрузки.

Такой способ непригоден для приводов инерционного оборудования, устройств нетребовательных к величине пускового момента, при ограниченной мощности электросети.

Пуск на пониженном напряжении

Запуск асинхронных электрических машин на сниженном напряжении реализуется при помощи нескольких схем:

  • Переключением обмоток статора “звезда-треугольник”.
  • Подключением через трансформатор.
  • Включением в цепь обмоток статора пусковых резисторов или реакторов.

Принцип действия первой схемы основан на пуске электрической машины при подключении обмоток “звездой”. После разгона двигателя коммутационные аппараты переключают их на “треугольник”. Этим достигается 3-х кратное снижение пускового тока.

При этом пусковой момент на валу также снижается более чем на 30%. Кроме того, преждевременное переключение также вызывает скачки тока до величин, возникающих при прямом запуске. Такой способ также непригоден для инерционного оборудования и установок, запускаемых под нагрузкой.

Для устранения недостатков электродвигателей с короткозамкнутым ротором также применяют автотрансформаторные схемы пуска.

При этом устройство для преобразования напряжения включают последовательно в цепь обмоток электрической машины. Эта схема обеспечивает плавный разгон и уменьшение пускового тока. Через автотрансформаторы подключают приводы мощных установок и оборудования со значительным моментом сопротивления.

Высокая стоимость элементов схемы, скачок тока при переходе на полное напряжение ограничивают ее применение.

Широко применяются также реакторные и резистивные схемы пуска. Для снижения напряжения к обмоткам последовательно подключают резисторы или катушки, обладающие реактивным сопротивлением. Запуск осуществляется при включении в цепь последовательно включенных элементов с активным или индуктивным сопротивлением.

При разгоне двигателей реакторы и пусковые сопротивления постепенно шунтируются и выключаются из цепи. Недостатком этого метода является высокая стоимость оборудования, значительно сниженный пусковой момент.

Частотный пуск

Такой способ старта и разгона основан на зависимости момента и скорости вращения вала электродвигателя от частоты питающего напряжения на обмотках. Для изменения этой характеристики применяют частотные преобразователи. Запуск через ПЧ решает все проблемы старта и разгона асинхронного электродвигателя. Однако, эти устройства имеют высокую цену, большие габариты, а также являются источником высших гармоник.

Необходимость плавного запуска

При плавном запуске асинхронного двигателя возможно снизить недостатки таких электрических машин и обеспечить:

  • Снижение затрат на ремонт. Пусковые токи вызывают перегрев обмотки, что существенно снижает эксплуатационный ресурс машин.
  • Отсутствие рывков. Резкий старт двигателя приводит к увеличению износа шестеренчатых передаточных механизмов, гидроударам в сети подачи жидкости, другим нежелательным последствиям.
  • Снижение потребляемой электроэнергии. Прямой пуск вызывает дополнительные энергозатраты. Кроме того, просадки напряжения в условиях ограниченной мощности сети отрицательно влияют на все подключенные устройства.
  • Уменьшение расходов на оборудование коммутации. Электротехнические устройства для асинхронного привода выбирают с большим запасом мощности. Плавный пуск позволяет подключать более дешевые аппараты коммутации и защиты.

Плавный старт и разгон существенно расширяет сферы применения асинхронных электродвигателей.

Основные и дополнительные функции УПП

Современные софт-стартеры – многофункциональные электротехнические устройства. Основное их предназначение – снижение пусковых токов и смягчение динамических ударов при старте двигателя. Кроме того, УПП обеспечивают:

  • Пуск с номинальным моментом. При этом при старте на электродвигатель подается максимальное напряжение, после чего включаются тиристоры. Разгон до номинальной частоты осуществляется плавно. Софт-стартеры такой конструкции применяют для механизмов со значительной пусковой нагрузкой.
  • Динамическое торможение. УПП с данной функцией обеспечивают остановку привода без выбега. Их устанавливают в приводе инерционного технологического оборудования: тяговых вентиляторов, подъемниках и т.д.
  • Пуск в функции тока и напряжения. УПП такой конструкции позволяют задавать предельное значение пускового тока. Устройства применяются при низкой мощности сети, а также в приводе оборудования с низким стартовым моментом.
  • Защиту электродвигателя. Софт-стартеры обеспечивают остановку привода при обрыве фаз, перегрузках, превышении времени разгона, а также при возникновении других аномальных и аварийных режимов. УПП не имеют защиты от коротких замыканий и включаются через предохранители или автоматы.
  • Интеграцию в САР и системы телемеханики. Софт-стартеры с процессорными блоками управления и устройствами поддержки протоколов связи с удаленным оборудованием контроля легко встраиваются в многоуровневые системы автоматизации технических процессов.
  • Регулировку частоты вращения вала. УПП с такой функцией не заменяют частотные преобразователи. Такой режим допустим при непродолжительной настройке оборудования.

Выбор функционала софт-стартера зависит от требований к электроприводу и осуществляется на основании технико-экономической целесообразности.

Самодельные варианты

Существует множество схем модернизации электроинструмента при помощи УПП. Среди всех разновидностей широкое применение получили устройства на симисторах. Симистор — полупроводниковый элемент, позволяющий плавно регулировать параметры питания. Существуют простые и сложные схемы, которые отличаются между собой вариантами исполнения, а также поддерживаемой мощностью, подключаемого электроинструмента. В конструктивном исполнении бывают внутренние, позволяющие встраиваться внутрь корпуса, и внешние, изготавливаемые в виде отдельного модуля, выполняющего роль ограничителя оборотов и пускового тока при непосредственном пуске УШМ.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Устройство плавного пуска — электротехническое устройство, используемое в асинхронных электродвигателях, которое позволяет во время запуска удерживать параметры двигателя (тока, напряжения и т. д.) в в безопасных пределах. Его применение уменьшает пусковые токи, снижает вероятность перегрева двигателя, устраняет рывки в механических приводах, что, в конечном итоге, повышает срок службы электродвигателя.

Оцените статью:

Плавный пуск, устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска выполняет роль защиты электродвигателей, как электрической его части, так и механической. Это достигается за счет плавного нарастания тока на обмотках электродвигателя, что позволяет уменьшить пусковые значения тока в два раза избежав перегрева обмоток и посадки напряжения в сети. Также благодаря плавному пуску нарастание крутящего момента при запуске электродвигателя происходит постепенно, продлевая жизнь механической части двигателя.

Устройства плавного пуска нашли широкое применение в промышленности. Самые распространенные УПП в России:

  • Устройство плавного пуска abb;
  • Устройство плавного пуска danfoss;
  • Устройство плавного пуска siemens;
  • Устройство плавного пуска schneider;
  • Устройство плавного пуска altistart.

Принцип работы УПП

Одной из главных проблем асинхронных моторов это то, что момент силы, которую развивает двигатель прямо пропорционален квадрату напряжения, приложенного к нему, именно поэтому при пуске и остановке двигателя создаются резкие рывки ротора, а это создает большой индуктивный ток, вызывающий перегрев обмоток двигателя.

Устройства плавного пуска двигателя бывают трех видов это:

  • Электронные УПП;
  • Электромеханические УПП;
  • Механические УПП.

УПП позволяет плавно повышать напряжение или ток от минимального (начального) до максимального значения, плавно разгоняя электродвигатель

Устройства плавного пуска делятся на две категории, это амплитудные УПП и фазовые УПП. Они отличаются пусковыми режимами. Амплитудные применяются на слабонагруженном оборудовании, а фазные – запускают электромоторы с тяжёлым пусковым режимом при этом они оснащены встроенным энергосберегающим режимом и способны корректировать коэффициент мощности.

Простейшая схема подключения УПП Схема подключения УПП Instart
Схема подключения УПП Овен Схема подключения УПП Eaton

Применение устройств плавного пуска

Устройства плавного пуска нашли широкое применение в промышленном оборудовании и на производствах с использованием электродвигателей большой мощности, к примеру:

  • Машиностроение;
  • Металлургия;
  • Строительство;
  • Деревообработка;
  • Добыча и переработка полезных ископаемых.

Конечное список промышленных направлений где успешно применяется устройство плавного пуска далеко не полный, его можно продолжать достаточно долго.

Назначение и преимущества УПП

Основное назначение плавного пуска — это защита электродвигателя как электрической, так и механической его части, что способствует как описывалось выше, стабилизации питающей цепи. За счет плавного пуска и торможения двигателя достигается снижение пусковых токов к том уже согласовывается крутящий момент и момент нагрузки.

Главное преимущество плавного пуска — это цена которая разительно отличается от стоимости частотного преобразователя. УПП значительно продлевает безаварийный режим работы двигателя и способен максимально быстро срабатывать в аварийной ситуации. И в дополнение, плавный пуск экономит электроэнергию.

Сервисный центр «Кернел» предлагает выполнить качественный ремонт промышленной электроники и оборудования в том числе ремонт устройств плавного пуска абсолютно любого производителя в сжатые сроки и за разумные деньги.

Где заказать ремонт УПП

Если вы заинтересованы в ремонте устройства плавного пуска, оставьте заявку на ремонт нашим менеджерам. Связаться с ними можно несколькими способами:

  • Заказав обратный звонок (кнопка в правом нижнем углу сайта)
  • Посредством чата (кнопка расположена с левой стороны сайта)
  • Либо позвонив по номеру: +7(8482) 79-78-54 ; +7(917) 121-53-01
  • Написав на электронную почту: [email protected] ru

Вот далеко не полный список производителей промышленной электроники и оборудования, ремонтируемой в нашей компании.

схема запуска асинхронного двигателя, принцип работы УПП, основные функции

Электрические двигатели являются простыми и надежными машинами, но имеют и некоторые недостатки, которые усложняют их использование. В частности, при запуске такие устройства имеют высокие значения потребляемого тока и без специальных устройств запускаются с рывком из-за несогласованности крутящего момента двигателя и нагрузки на его валу. Дополнительными приборами, которые обеспечивают плавную работу двигателя при запуске и позволяют снизить пусковые токи называют устройствами плавного пуска.

Что такое устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска (УПП) – это электротехнический прибор, который применяется в работе асинхронных двигателей и позволяет контролировать и управлять его запуском и параметрами для безопасной работы в сети переменного тока. Такое устройство снижает воздействие на двигатель ряда негативных факторов, в том числе уменьшает вероятность повышенного нагрева двигателя, устраняет рывки, обеспечивая плавный запуск и выход на рабочую нагрузку. Также устройства плавного пуска снижают негативное влияние на электрическую сеть посредством уменьшения пусковых токов электродвигателя.

Часто устройство плавного пуска электротехнические специалисты и люди, связанные с работой электродвигателей, называют такие приборы «мягкими пускателями». Это связано с тем, что на английском языке (а большинство качественных устройств – импортного производства) эти устройства называются «soft starter», что и означает «мягкий пускатель».

Плавный пуск электродвигателей с помощью преобразователей частоты и мягких пускателей позволяет решать большое количество задач и управлять работой электродвигателя в широких пределах его параметров. Особенно часто УПП применяют при работе в условиях тяжелого пуска (с большой инерцией или запуском под нагрузкой с четырехкратными пусковыми токами, с разгоном двигателя не менее 30 секунд) и особо тяжелого пуска (при шести или восьмикратных значения пусковых токов и большим временем разгона двигателя).

Также УПП применяют при сниженной или ограниченной мощности электрической сети, когда пусковые токи могут создавать значительные перегрузки в сети, в том числе с влиянием на автоматическое защитное оборудование, которое при высоких значениях пускового тока, даже кратковременного воздействия, отключает питание.

Сфера применения устройств плавного пуска достаточно обширна: их применяют в работе насосных агрегатов, в вентиляционном и компрессорном оборудовании, на электродвигателях тяжелых производств и в строительстве, в дробильном оборудовании, на конвейерах, эскалаторах и в других механизмах и оборудовании.

Принцип работы

Главный минус электродвигателей асинхронного типа – это то, что момент силы на валу пропорционален квадрату напряжения, которое приложено к электродвигателю. Это создает сильные рывки при запусках и в момент прекращения работы, что также повышает значения индукционного тока.

Устройства плавного пуска могут быть механическими и электрическими, а также комбинированными сочетая в себе положительные черты обоих устройств.

Механические устройства плавного пуска работают по принципу противодействия резкому увеличению оборотов электродвигателя влияя на его ротор механическим способом при помощи тормозных колодок, различных муфт, противовесов, магнитных блокираторов и прочих механизмов. Такие механизмы в последнее время применяются не часто, так как есть более совершенные устройства электрического управления.

Электрические УПП постепенно повышают ток или напряжение от опорного уровня до максимального, что позволяет плавно наращивать обороты электродвигателя и снизить нагрузки и пусковые токи. Чаще всего электрические устройства плавного пуска управляются электронным способом при помощи компьютерных систем или электронных приборов, что позволяет изменять параметры запуска и контролировать динамические характеристики. Мягкие пускатели позволяют изменять режимы работы электродвигателя в зависимости от приложенной нагрузки и позволяют реализовать ту или иную зависимость между скоростью вращения вала и напряжением.

Принцип работы электрических устройств основывается на двух методах:

  1. Метод ограничения тока в обмотке ротора – реализуется при помощи катушек, соединенных по схеме «звезда»;
  2. Метод ограничения напряжения и тока в статоре (при помощи тиристоров, симисторов или реостата).

По способу регулировки также различают одно-, двух и трехфазные устройства. УПП с регулировкой напряжения по одной фазе применяют для оборудования до 10 кВт, положительные моменты при таком регулировании – это снижение динамических ударов и рывков при старте, негативные – несимметричная нагрузка при запуске и большие пусковые токи. Мягкие пускатели с регулировкой по двум фазам позволяют снизить пусковые токи и нагрев двигателя при старте и используются в условиях среднетяжелого пуска. Трехфазные устройства плавного пуска значительно снижают пусковые токи и позволяют плавно останавливать электродвигатель, а также обеспечивать аварийное отключение. Такие устройства применяют при тяжелом пуске со значительной нагрузкой, а также с частыми включениями/отключениями двигателя.

Схема подключения электродвигателя к УПП

Для того, чтобы подключить устройство плавного пуска к электродвигателю и питающей сети следует руководствоваться инструкцией на данный тип прибора, там будут указаны все важные аспекты при подключении: последовательность цепи, выводы заземления и нейтрали, а также правильная наладка пуска, разгона и торможения. Но в целом, существуют стандартные способы подключения, которые подходят для большинства устройств плавного пуска.

Каждое УПП имеет контакта на входе и столько же на выходе для подключения фаз, систему управления пуском и остановкой (кнопки ПУСК, СТОП), другие кнопки и контакты управления. К устройству подводят питающие кабели на входные клеммы (обычно это обозначения L1, L2, L3), а от выводных клемм (обозначения T1, T2, T3) подключают электродвигатель. При этом важно подключать УПП к сети через вводной автомат защиты и использовать при подключении двигателя к устройству плавного пуска и самого УПП к сети кабели с номинальным сечением, соответствующем предельному значению тока двигателя.

Некоторые устройства могут управляться не только с переключателей и устройств управления на самом приборе, но и через контакты реле или контроллера – это усложняет схему подключения прибора, но расширяет его возможности.

По каким критериям подбирают устройство плавного пуска

Существует несколько важных критериев, которые позволяют правильно подобрать устройство плавного пуска к электродвигателю и режимам его работы.

  1. Ток электродвигателя: устройство плавного пуска выбирается по полному току нагрузки двигателя, который не должен быть выше, чем ток максимальной нагрузки УПП. Лучше всего, если ток, на который рассчитан мягкий пускатель будет выше, чем максимальный ток нагрузки электродвигателя.
  2. Предельное число запусков в час: чаще всего этот параметр ограничен типом устройства плавного пуска и для надежной и долговечной работы прибора важно, чтобы этот параметр не превышал допустимый для конкретного устройства.
  3. Напряжение питающей сети: устройства плавного пуска отличаются по своему функционалу и работе в сетях с разным напряжением, поэтому напряжение должно соответствовать паспортному значению прибора.

Все эти параметры обязательно указываются в паспорте на устройство плавного пуска и подбор к конкретным условиям работы электродвигателя и питающей сети должен подбираться в обязательном случае при выборе мягкого пускателя.

Плавный пуск электродвигателя

Схема плавного пуска электродвигателя

Система плавного пуска электродвигателя имеет характеристики, существенно отличающиеся от остальных методов запуска. Эта система содержит в себе тиристоры в основном контуре, а напряжение в электродвигателе регулируется с помощью специальной электронной печатной платы. Основным принципом этой системы является то, что при малом напряжении в электродвигателе пусковой ток и крутящий момент небольшие и это оберегает мотор и увеличивает его срок службы. Такой способ подачи напряжения препятствует образованию  рывков при пуске, напряжение и крутящий момент возрастают, и механизмы мотора начинают разгоняться. Основным преимуществом такого метода является возможность точной регулировки крутящего момента в независимости от наличия нагрузки на валу электродвигателя. Возможно так же и достижение полного стартового крутящего момента, однако такой метод пуска является более бережным в отношении к механизмам электродвигателя и снижаются затраты на последующее техническое обслуживание.
К основным плюсам системы плавного пуска так же относится мягкая остановка, которая полезна при остановке насосов, если возникают ударные нагрузки в трубопроводах при использовании пуска с переключением «звезда-треугольник» или прямой подачи напряжения. Так же этак функция полезна при остановке конвейеров для предохранения материалов от повреждений, которые могут возникнуть при резкой остановке ленты.

Общие проблемы при старте и остановке электродвигателей при использовании различных методов пуска

Каждый элекктродвигатель используется по назначению и для пуска определенного механизма, при этом разные механизмы создают различные условия нагрузки на электродвигатель. Следует обратить внимание на два фактора:

  1. Тормозящий крутящий момент нагрузки и прямое тормозное усилие на валу электродвигателя. Необходимо преодоление нагрузки, что бы мотор имел возможность разгона. Разгоняющий крутящий момент это разница между достижимым крутящим моментом и моментом сопротивления нагрузки. Разгоняющий крутящий момент=достижимый крутящий момент-момент сопротивления нагрузки.
  2. Вносимый момент инерции или масса маховика также будут влиять на условия пуска.

С возрастанием инерции, возрастает и время пуска того же электродвигателя.

Для центробежных вентиляторов: при начале  работы электродвигателя используется  низкий крутящий момент нагрузки, а  пуск мотора происходит без нагрузки. Если в вентиляторе для привода используются приводные ремни, то при пуске прямой подачей напряжения, они могут проскальзывать. Это возникает тогда, когда стартовый крутящий момент слишком велик и ремни не справляются с передачей этих усилий. Так же в таких условиях изнашиваются подшипники на механизмах, что приводит к простою производства при замене агрегатов.

  При подключении звезда-треугольник обеспечивается пониженный крутящий момент при пуске, однако при переключении на треугольник возникает пиковая нагрузка и пиковый ток и это приводит к проскальзыванию ремней. Можно этого избежать путем натяжения ремней, однако при таком подходе будут изнашиваться подшипники.
В этом случае как раз плавный пуск является решением проблемы. В начале процесса пуска уменьшается напряжение, при этом не возникает проскальзывание ремней, но оно является достаточным для процесса раскрутки.
Самый главный плюс системы плавного пуска это возможность приспособиться к любым условиям пуска, как с нагрузками, так и без них.

Необходимые материалы дополнительно можно посмотреть в каталоге статей

.


 Электродвигатель АИР характеристики
Тип двигателя  Р, кВт Номинальная частота вращения, об/мин кпд,* COS ф 1п/1н Мп/Мн Мmах/Мн 1н, А Масса, кг
Купить АИР56А2 0,18 2840 68,0 0,78 5,0 2,2 2,2 0,52 3,4
Купить АИР56В2 0,25 2840 68,0 0,698
5,0
2,2 2,2 0,52 3,9
Купить АИР56А4 0,12 1390 63,0 0,66 5,0 2,1 2,2 0,44 3,4
Купить АИР56В4 0,18 1390 64,0 0,68 5,0 2,1 2,2 0,65 3,9
Купить АИР63А2 0,37 2840 72,0 0,86 5,0 2,2 2,2 0,91 4,7
Купить АИР63В2 0,55 2840 75,0 0,85 5,0 2,2 2,3 1,31 5,5
Купить АИР63А4 0,25 1390 68,0 0,67 5,0 2,1 2,2 0,83 4,7
Купить АИР63В4 0,37 1390 68,0
0,7
5,0 2,1 2,2 1,18 5,6
Купить АИР63А6 0,18 880 56,0 0,62 4,0 1,9 2 0,79 4,6
Купить АИР63В6 0,25 880 59,0 0,62 4,0 1,9 2 1,04 5,4
Купить АИР71А2 0,75 2840 75,0 0,83 6,1 2,2 2,3 1,77 8,7
Купить АИР71В2 1,1 2840 76,2 0,84 6,9 2,2 2,3 2,6 10,5
Купить АИР71А4 0,55 1390 71,0 0,75 5,2 2,4 2,3 1,57 8,4
Купить АИР71В4 0,75 1390 73,0 0,76 6,0 2,3 2,3 2,05 10
Купить АИР71А6 0,37 880 62,0 0,70 4,7 1,9 2,0 1,3 8,4
Купить АИР71В6 0,55 880 65,0 0,72 4,7 1,9 2,1 1,8 10
Купить АИР71А8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
Купить АИР71В8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
Купить АИР80А2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
Купить АИР80А2ЖУ2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
Купить АИР80В2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
Купить АИР80В2ЖУ2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
Купить АИР80А4 1,1 1390 76,2 0,77 6,0 2,3 2,3 2,85 14
Купить АИР80В4 1,5 1400 78,5 0,78 6,0 2,3 2,3 3,72 16
Купить АИР80А6 0,75 905 69,0 0,72 5,3 2,0 2,1 2,3 14
Купить АИР80В6 1,1 905 72,0 0,73 5,5 2,0 2,1 3,2 16
Купить АИР80А8 0,37 675 62,0 0,61 4,0 1,8 1,9 1,49 15
Купить АИР80В8 0,55 680 63,0 0,61 4,0 1,8 2,0 2,17 18
Купить АИР90L2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
Купить АИР90L2ЖУ2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
Купить АИР90L4 2,2 1410 80,0 0,81 7,0 2,3 2,3 5,1 17
Купить АИР90L6 1,5 920 76,0 0,75 5,5 2,0 2,1 4,0 18
Купить АИР90LA8 0,75 680 70,0 0,67 4,0 1,8 2,0 2,43 23
Купить АИР90LB8 1,1 680 72,0 0,69 5,0 1,8 2,0 3,36 28
Купить АИР100S2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
Купить АИР100S2ЖУ2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
Купить АИР100L2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
Купить АИР100L2ЖУ2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
Купить АИР100S4 3,0 1410 82,6 0,82 7,0 2,3 2,3 6,8 21
Купить АИР100L4 4,0 1435 84,2 0,82 7,0 2,3 2,3 8,8 37
Купить АИР100L6 2,2 935 79,0 0,76 6,5 2,0 2,1 5,6 33,5
Купить АИР100L8 1,5 690 74,0 0,70 5,0 1,8 2,0 4,4 33,5
Купить АИР112M2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
Купить АИР112М2ЖУ2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
Купить АИР112М4 5,5 1440 85,7 0,83 7,0 2,3 2,3 11,7 45
Купить АИР112MA6 3,0 960 81,0 0,73 6,5 2,1 2,1 7,4 41
Купить АИР112MB6 4,0 860 82,0 0,76 6,5 2,1 2,1 9,75 50
Купить АИР112MA8 2,2 710 79,0 0,71 6,0 1,8 2,0 6,0 46
Купить АИР112MB8 3,0 710 80,0 0,73 6,0 1,8 2,0 7,8 53
Купить АИР132M2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
Купить АИР132М2ЖУ2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
Купить АИР132S4 7,5 1460 87,0 0,84 7,0 2,3 2,3 15,6 52
Купить АИР132M4 11 1450 88,4 0,84 7,0 2,2 2,3 22,5 60
Купить АИР132S6 5,5 960 84,0 0,77 6,5 2,1 2,1 12,9 56
Купить АИР132M6 7,5 970 86,0 0,77 6,5 2,0 2,1 17,2 61
Купить АИР132S8 4,0 720 81,0 0,73 6,0 1,9 2,0 10,3 70
Купить АИР132M8 5,5 720 83,0 0,74 6,0 1,9 2,0 13,6 86
Купить АИР160S2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
Купить АИР160S2ЖУ2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
Купить АИР160M2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
Купить АИР160М2ЖУ2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
Купить АИР160S4 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
Купить АИР160S4ЖУ2 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
Купить АИР160M4 18,5 1470 90,0 0,86 7,5 2,2 2,3 36,3 142
Купить АИР160S6 11 970 87,5 0,78 6,5 2,0 2,1 24,5 125
Купить АИР160M6 15 970 89,0 0,81 7,0 2,0 2,1 31,6 155
Купить АИР160S8 7,5 720 85,5 0,75 6,0 1,9 2,0 17,8 125
Купить АИР160M8 11 730 87,5 0,75 6,5 2,0 2,0 25,5 150
Купить АИР180S2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
Купить АИР180S2ЖУ2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
Купить АИР180M2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
Купить АИР180М2ЖУ2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
Купить АИР180S4 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
Купить АИР180S4ЖУ2 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
Купить АИР180M4 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
Купить АИР180М4ЖУ2 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
Купить АИР180M6 18,5 980 90,0 0,81 7,0 2,1 2,1 38,6 160
Купить АИР180M8 15 730 88,0 0,76 6,6 2,0 2,0 34,1 172
Купить АИР200M2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
Купить АИР200М2ЖУ2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
Купить АИР200L2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
Купить АИР200L2ЖУ2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
Купить АИР200M4 37 1475 92,0 0,87 7,2 2,2 2,3 70,2 230
Купить АИР200L4 45 1475 92,5 0,87 7,2 2,2 2,3 84,9 260
Купить АИР200M6 22 980 90,0 0,83 7,0 2,0 2,1 44,7 195
Купить АИР200L6 30 980 91,5 0,84 7,0 2,0 2,1 59,3 225
Купить АИР200M8 18,5 730 90,0 0,76 6,6 1,9 2,0 41,1 210
Купить АИР200L8 22 730 90,5 0,78 6,6 1,9 2,0 48,9 225
Купить АИР225M2 55 2970 93,0 0,90 7,5 2,0 2,3 100 320
Купить АИР225M4 55 1480 93,0 0,87 7,2 2,2 2,3 103 325
Купить АИР225M6 37 980 92,0 0,86 7,0 2,1 2,1 71,0 360
Купить АИР225M8 30 735 91,0 0,79 6,5 1,9 2,0 63 360
Купить АИР250S2 75 2975 93,6 0,90 7,0 2,0 2,3 135 450
Купить АИР250M2 90 2975 93,9 0,91 7,1 2,0 2,3 160 530
Купить АИР250S4 75 1480 93,6 0,88 6,8 2,2 2,3 138,3 450
Купить АИР250M4 90 1480 93,9 0,88 6,8 2,2 2,3 165,5 495
Купить АИР250S6 45 980 92,5 0,86 7,0 2,1 2,0 86,0 465
Купить АИР250M6 55 980 92,8 0,86 7,0 2,1 2,0 104 520
Купить АИР250S8 37 740 91,5 0,79 6,6 1,9 2,0 78 465
Купить АИР250M8 45 740 92,0 0,79 6,6 1,9 2,0 94 520
Купить АИР280S2 110 2975 94,0 0,91 7,1 1,8 2,2 195 650
Купить АИР280M2 132 2975 94,5 0,91 7,1 1,8 2,2 233 700
Купить АИР280S4 110 1480 94,5 0,88 6,9 2,1 2,2 201 650
Купить АИР280M4 132 1480 94,8 0,88 6,9 2,1 2,2 240 700
Купить АИР280S6 75 985 93,5 0,86 6,7 2,0 2,0 142 690
Купить АИР280M6 90 985 93,8 0,86 6,7 2,0 2,0 169 800
Купить АИР280S8 55 740 92,8 0,81 6,6 1,8 2,0 111 690
Купить АИР280M8 75 740 93,5 0,81 6,2 1,8 2,0 150 800
Купить АИР315S2 160 2975 94,6 0,92 7,1 1,8 2,2 279 1170
Купить АИР315M2 200 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
Купить АИР315МВ2 250 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
Купить АИР315S4 160 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 288 1000
Купить АИР315M4 200 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 360 1200
Купить АИР315S6 110 985 94,0 0,86 6,7 2,0 2,0 207 880
Купить АИР315М(А)6 132 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 245 1050
Купить АИР315MВ6 160 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 300 1200
Купить АИР315S8 90 740 93,8 0,82 6,4 1,8 2,0 178 880
Купить АИР315М(А)8 110 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 217 1050
Купить АИР315MВ8 132 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 260 1200
Купить АИР355S2 250 2980 95,5 0,92 6,5 1. 6 2,3 432,3 1700
Купить АИР355M2 315 2980 95,6 0,92 7,1 1,6 2,2 544 1790
Купить АИР355S4 250 1490 95,6 0,90 6,2 1,9 2,9 441 1700
Купить АИР355M4 315 1480 95,6 0,90 6,9 2,1 2,2 556 1860
Купить АИР355MА6 200 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 292 1550
Купить АИР355S6 160 990 95,1 0,88 6,3 1,6 2,8 291 1550
Купить АИР355МВ6 250 990 94,9 0,88 6,7 1,9 2,0 454,8 1934
Купить АИР355L6 315 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 457 1700
Купить АИР355S8 132 740 94,3 0,82 6,4 1,9 2,7 259,4 1800
Купить АИР355MА8 160 740 93,7 0,82 6,4 1,8 2,0 261 2000
Купить АИР355MВ8 200 740 94,2 0,82 6,4 1,8 2,0 315 2150
Купить АИР355L8 132 740 94,5 0,82 6,4 1,8 2,0 387 2250

Плавный пуск двигателя постоянного тока (ДПТ)

 

Плавный пуск

коллекторного двигателя постоянного тока

(ДПТ)

 

Случается необходимость плавно включить коллекторный двигатель, например с целью предотвращения бросков токов в цепях питания. Либо предотвращения резких ударов на трансмиссию привода. Не лишне поставить на включение фар, для увеличения ресурса работы ламп.
В моем случае требовалось подать максимальную мощность на ходовой электродвигатель электромобиля с выводом электронного ключа управления из режима ШИМ-управления, для предотвращения его перегрева при максимальной нагрузке.
На рис. 1 и рис. 2 приведены две схемы реализации таких устройств.

Конструкция 1:

Простая схема схема плавного пуска на интегральном таймере КР1006ВИ1 (или импортная серия 555)

 

 

Рис.1. Конструкция 1

 

При подаче напряжения 12в таймер с элементами обвязки (ШИМ) запускается и начинает генерировать импульсы на выходе 3 ИС с постоянной частотой и изменяющийся во времени шириной следования импульса. Время задается емкостью конденсатора С1. Далее, эти импульсы подаются на затвор мощного полевого транзистора который управляет нагрузкой на выходе устройства. R3 строго 2Мом. Рабочее напряжение электролитических конденсаторов 25 вольт.
Примечание: Данное устройство размещается максимально близко к вентилятору иначе могут образоваться помехи, которые будут мешать нормальной работе автомобиля (естественно «Жигулям» не помеха).

Конструкция 2:

Не менее простая схема на том же интегральном таймере.

 

 

Рис.2 Конструкция 2

 

Конструкция 3:

Схема примененная на электромобиле. Запуск устройства производится кнопкой «Пуск».

 

 

Рис.2 Конструкция 3

 

Значение резистора R2 должно быть не менее 2.2 мом, иначе не будет полного (100%) открытия транзисторов.
Питание схемы ограничено на уровне 7.5в с помощью стабилитрона КС175Ж с целью ограничения напряжения управления подаваемого на затвор транзисторов. Иначе базы транзисторов входят в насыщение.
Включение устройства производится кнопкой «Вкл» подачей питания, с одновременной разблокировкой силовых транзисторов. При выключении устройства предотвращается линейный режим при снижении питания цепей управления, транзисторы мгновенно закрываются.

 

 

Устройство плавного пуска или Soft-Starter

Soft-Starter (дословно мягкий пускатель) — устройство, призванное обеспечить плавный пуск асинхронного двигателя переменного тока с целью снижения пиковых нагрузок на двигатель и питающую сеть, в отечественной технической терминологии получившее название устройство плавного пуска (сокр. УПП).

Таким образом: УПП, устройство мягкого пуска, плавный пускатель, мягкий пускатель, реле плавного пуска, софт-стартер одного поля ягоды.

Откуда ноги растут или проблемы прямого пуска

Простота конструкции, низкая стоимость и высокая надёжность асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором* сделали его самым распространенным преобразователем электрической энергии в механическую.

Наряду с очевидными преимуществами, асинхронные электрические машины имеют ряд недостатков, самым существенным из которых является большой пусковой ток при прямом пуске (непосредственном подключении двигателя к питающей сети при помощи обычного пускателя).

Проявляется этот недостаток «проседанием» сети, когда при пуске электродвигателя отключаются автоматы, мерцают лампочки, и отключаются некоторые реле и контакторы, останавливается питающий генератор, иными словами, от сети требуется ток, который она обеспечить не может.

Причины высокого пускового тока кроются в физических принципах работы асинхронного двигателя, но это тема совсем другой статьи, отметим только, что кратность пускового тока может достигать 5…7 от номинального рабочего тока, что интересно, высокий пусковой ток отнюдь не значит высокий пусковой момент двигателя.

Еще одна характерная проблема прямого пуска двигателя — это пуск «рывком», приводит на первый взгляд к незаметным последствиям — гидравлическим ударам, рывкам в механизме, проскальзыванию ремней, быстрому износу подшипников, буксованию колес подвижных тележек, большому износу и трению в редукторах.

*А вы знали, что конструкцию асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором разработал известный русский электротехник польско-русского происхождения Михаи́л О́сипович Доли́во-Доброво́льский и получил патент на нее 1889 году. Конструкция получилась настолько совершенной, что принципиально не изменилась по сей день!

Устройство плавного пуска или преобразователь частоты

Иногда путают два класса разных устройств, имеющих в своем активе схожий функционал.

  • Устройства плавного пуска призваны снижать пусковые токи электродвигателей и пиковые потребляемые мощности в электрических сетях, преобразуют напряжение, подводимое к обмоткам электродвигателя при помощи специальных силовых ключей — симисторов (или встречно — параллельно включенных тиристоров).
  • В то время как преобразователи частоты (ПЧ) преобразуют частоту и напряжение, подводимое к обмоткам электродвигателя, конечная цель этого преобразования плавная регулировка скорости вращения выходного вала двигателя.

Да, частотный преобразователь имеет опцию плавного пуска электродвигателя, но значительно более сложное устройство. В общих чертах преобразователь частоты состоит из диодного силового выпрямителя, LC-фильтра, инвертора на дорогостоящих IGBT модулях, системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, и имеет значительный математический вычислительный аппарат.

Так почему не стоит путать УПП и ПЧ? Хотя бы потому, что стоимость последнего минимум в 2-3 раза больше, а с ростом мощности устройства разница в стоимости возрастает. Например, преобразователь частоты INSTART мощностью 37кВт в 4 раза дороже устройства плавного пуска аналогичной мощности, ответ напрашивается сам: если цели регулирования скорости выходного вала двигателя не стоит, а обеспечить мягкий пуск и сохранность механизмов требуется, то зачем переплачивать.

Сводная таблица характеристик УПП, поставляемых компанией ООО «РусАвтоматизация»

Диапазон мощностей Пусковое напряжение от Uн (ограничение пускового тока от Iн) Время пуска / Время останова Режим пуска Режимы останова
INSTART SSI 5,5…600 кВт 30…70% (50…500%) 2…60 с / 0…60 с Ограничение I; Рампа по U; Запуск рывком в режиме ограничения I; Запуск рывком в режиме рампы по U; Рампа по I; Режим двойного контура регулирования с ограничением I/U Свободный выбег; Плавный останов
AuCom CSX 7,5. ..110 кВт 30…70% (нет) 2…20 с / 2…20 с Рампа по U Свободный выбег; Плавный останов
AuCom CSX-i 7,5…110 кВт нет (250…450%) 2…20 с / 2…20 с Ограничение I; Рампа по I Свободный выбег; Плавный останов
AuCom EMX3 20…615А нет (100…600%) 1…180 с / 0…240 с Ограничение I; Рампа по I; Адаптивный пуск; Запуск рывком Свободный выбег; Плавный останов; Адаптивное торможение; Торможение постоянным током
AuCom EMX4 20…579А нет (100…600%) 1…180 с / 0…240 с Ограничение I; Рампа по I; Адаптивный пуск Свободный выбег; Плавный останов; Адаптивное торможение
ONI SFA 5,5…45кВт 40…70% (нет) 1…20 с / 1…20 с Рампа напряжения Плавный останов

Выбрать УПП наугад или не переплачивать?

Для эффективного применения устройства плавного пуска важно осуществить правильный выбор устройства по номиналу мощности, не забыв про характеристику нагрузки, различные задачи требуют различных пусковых характеристик и в общих чертах могут быть разделены на три категории:

  1. Нормальный режим работы требует значения пускового тока не более 3,5хIн, при этом время пуска может быть в диапазоне 10. ..20 с;
  2. Тяжелый режим работы характеризуется наличием момента сопротивления на валу двигателя и требует значения пускового тока до 4,5хIн и время разгона до 30 с;
  3. Очень тяжелый режим работы характеризуется пусковым током до 5,5хIн и длительным временем разгона.

Из вышесказанного вытекают рекомендации по отраслевому применению некоторых моделей УПП:

Рекомендации по применению устройств плавного пуска в зависимости от категории нагрузки

Устройства плавного пуска серии SSI INSTART — по настоящему универсальная рабочая лошадка, имеет 6 режимов пуска двигателя, позволяет ограничить пусковой ток до 500% от номинального и временем плавного пуска до 60 секунд. INSTART SSI отлично подойдет для категории механизмов с тяжелым пуском дробилки (компрессоры, нагруженные конвейеры).

Кроме того, полноценная трехфазная схема регулирования, встроенные функции защиты нагрузки и коммуникационный интерфейс MODBUS RTU.

Устройства плавного пуска CSX, CSX-i предназначены для регулирования процессов пуска, разгона, торможения трехфазных асинхронных двигателей мощностью до 110 кВт. Модели отличаются функционалом. Первая оснащена функциями контроля напряжения по заданному времени (рампа напряжения), вторая дополнительно имеет встроенные функции защиты нагрузки и контролирует токовые нагрузки (рампа тока, ограничение тока). Коммуникационные интерфейсы доступны опционально.

CSX, CSX-i подходят для категорий механизмов с легким и нормальным режимом пуска (ненагруженный ленточный конвейер, центробежные насосы и вентиляторы).

Из плюсов, серии УПП CSX, CSX-i не требуют применения внешнего контактора, обе модели имеют встроенный шунтирующий контактор.

Устройства плавного пуска EMX3, EMX4 как два брата близнеца мало чем отличаются друг от друга, можно лишь сказать, что EMX4 новая модель, разработанная на основе EMX3, имеет еще более компактный корпус, обладает новыми функциями управления и защиты, а также дополнена новой конструктивной особенностью — использованием встраиваемых плат расширения.

Оба устройства имеют фантастические показатели ограничения пускового тока до 600% от номинального и время разгона до 180 секунд. Устройства с такими характеристиками целесообразно применять для категорий механизмов с очень тяжелым режимом пуска, таким как молотковая или шаровая мельница.

ONI SFA компактное и лаконичное УПП включает модельный ряд до 45кВт. Панель управления поражает своей простотой, всего 3 регулятора не заставят вас долго разбираться в настройках. ONI SFA идеально подойдет для легких нагрузок, таких как центробежные насосы, различные миксеры, сверлильные и токарные станки. Имеет встроенный шунтирующий контактор.

Применение устройства плавного пуска позволяет устранить проблему «проседания» в питающей электрической сети, уменьшить механические ударные воздействия на двигатель и приводной механизм, исключить гидравлические удары, повысив надежность производственных циклов и продлив срок службы основного производственного фонда предприятия.

Данная статья носит исключительно ознакомительный характер. Обратитесь к специалистам компании ООО «РусАвтоматизация» для подбора устройства плавного пуска применительно к вашей категории производственного оборудования.

Высоковольтное устройство плавного пуска «Самсон»

Описание товара

Описание оборудования

Комплектное высоковольтное устройство плавного пуска (КВУПП)  «Самсон» разработано для осуществления плавного безударного пуска как одного синхронного/асинхронного электродвигателя в сетях напряжением 6/10 кВ, так и системы «Мультистарт» при последовательном управлении группой из 2 – 7 электродвигателей мощностью по 280 … 3600 кВт.

Основным элементом КВУПП «Самсон» является тиристорный регулятор напряжения (ТРН), который позволяет плавно запускать асинхронный (либо синхронный в асинхронном режиме) электродвигатель в режиме контролируемого ограничения пускового тока (с 5-7 до 3 крат).

Комплектация КВУПП «Самсон» определяется условиями эксплуатации, схемой подключения к существующему оборудованию, питающим цепям и другими факторами.

Идентификация заказного изделия определяется следующим условным обозначением:
№ поз. Варианты обозначений  Назначение                                   
(1) Самсон Торговая марка
(2) ПН-ТТЕ Обозначение по ГОСТ
(3)

10к
Номинальное напряжение (линейное)
для 6 000 В
для 10 000 В
(4)
80, 159, 231, 321
80, 120, 200, 250
Номинальный ток ВУПП
для 6 000 В
для 10 000 В
(5)
а
b
Вид конструктивного исполнения
с линейным контактором на входе
без линейного контактора на входе
(6)
0
M
P
D
AO
DO
RD
R
FR
Опции
нет опций
плата связи ModBUSRTU
плата связи ProfiBUSDP
плата связи DeviceNet
плата расширения аналоговых выходов
плата расширения дискретных выходов
удаленный дисплей управления
реле защиты электродвигателя
реверс двигателя или торможение противовключением
(7) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Количество двигателей
(8)
U
S
MS
Тип управления двигателем
один двигатель
запуск и работа только одного из нескольких двигателей
мультистарт – последовательный запуск нескольких двигателей
(9)
0
B
Наличие шкафа ручного байпаса (ШРБ)
нет
есть
(10)
0
Наличие и кол-во шкафов кабельной сборки (ШКС)
нет
n – кол-во ШКС
(11)
0
iL1
qL2
Наличие и кол-во шкафов коммутационных (ШК)
нет
i – кол-во шкафов, L1 – один вакуумный контактор в шкафу
q – кол-во шкафов, L2 – два вакуумных контактора в шкафу
(12)
0
К
Наличие шкафа контроля и управления (ШКУ)
нет
есть
(13)
0
MH
В заказ входит изготовление блочно-модульного здания
нет
есть
(14) УХЛ4, У1, ХЛ1 Климатическое исполнение и категория размещения

Функциональные возможности

Кроме осуществления плавного безударного пуска  электродвигателя КВУПП «Самсон» обеспечивает также полную защиту электродвигателя от перегрузок, основанную на точном моделировании теплового состояния двигателя, торможение и  реверс двигателя, а оптимальный набор функциональных возможностей (см. табл. ниже) гарантирует надежную работу и удобство в эксплуатации.

Пуск
·    Ограничение тока
·    Рампа тока
Останов
·    Останов на выбеге
·    Плавный останов
Всесторонняя обратная связь
·    СИДы статуса УПП
·    Архив событий с установкой даты и времени
·    Рабочие счетчики (пусков, моточасов, кВтч)
·    Отслеживание эксплуатационных параметров (ток, напряжение, коэффициент мощности, кВтч)
·    Настраиваемый пользователем экран мониторинга
·    Многоуровневая парольная защита
·    Кнопка авариного останова
Защита
·    Мин./макс. Напряжение
·    Частота сети
·    Чередование фаз
·    Замыкание на тиристоре
·    Перегрузка двигателя (тепловая модель)
·    Мгновенный сверхток (две ступени)
·    Время-сверхток
·    Замыкание на землю
·    Минимальный ток
·    Дисбаланс тока
·    Термистор двигателя
·    Превышение времени пуска
·    Силовая цепь
·    Вспомогательное отключение

Конструкция

КВУПП «Самсон», в зависимости от исполнения, представляет собой либо один электрический шкаф, либо группу из нескольких электрических шкафов, по которым распределена вся схема устройства:

Базовый шкаф высоковольтного устройства плавного пуска (ВУПП) является основой устройства и, в той или иной модификации входит во все исполнения КВУПП «Самсон». В состав аппаратуры, смонтированной внутри шкафа ВУПП, входят тиристорный регулятор напряжения (ТРН), ножевые разъединители (линейный и заземляющие) с механическим приводом, высоковольтные вакуумные контакторы (линейный и байпасный), ОПН, низковольтные устройства коммутации, сигнализации и управления. 

Шкаф коммутационный (ШК) с высоковольтной аппаратурой коммутации, включается в комплектацию для обеспечения возможности подключения одного или двух электродвигателей к выходу высоковольтного устройства плавного пуска (ВУПП). Стандартно в шкафу коммутационном может быть установлено один или два высоковольтных вакуумных контактора (стационарные) с ножевыми разъединителями. Так же существует возможность изготовления шкафов коммутационных на базе выдвижных вакуумных  контакторах или выключателях нагрузки.

                   

Шкаф ручного байпаса (ШРБ) предназначен для коммутации высоковольтного электродвигателя переменного тока в  КВУПП «Самсон». Шкаф ручного байпаса обеспечивает оперативное переключение цепи питания электродвигателя между ВУПП и выходом питающей ячейки распределительного устройства (РУ). При этом возможно отключение и заземление силовых цепей ВУПП как по входу, так и по выходу при организации питания электродвигателя   непосредственно от ячейки РУ (по ”байпасной” цепи). В качестве элементов коммутации силовых цепей используются высоковольтные разъединители с механическим приводом.


Шкаф кабельных сборок (ШКС) предназначен  для  сопряжения  входных  выходных  силовых  устройств  КВУПП «Самсон» с  входными  и  выходными контактами силовых цепей подключаемых устройств. 

 

Шкаф контроля и управления (ШКУ) опционально может входить в комплектацию для координации работы электрооборудования при управлении группой электродвигателей и для интеграции КВУПП «Самсон» в систему АСУТП предприятия.

            

Схемотехнические решения

1) Пуск одного электродвигателя


Запуск подключенного к выходу устройства плавного пуска электродвигателя осуществляется в следующем порядке:

На вход шкафа подается напряжение от соответствующей питающей ячейки. Управление высоковольтным выключателем ячейки РУ 6/10кВ осуществляется от существующей на объекте схемы управления. 

По команде «Пуск», блок управления ТРН  прежде всего включает линейный  контактор КМ1, после чего плавно повышает действующее значение напряжения, подаваемое на электродвигатель от нуля до номинального с помощью ТРН А1. Во время запуска производится постоянный мониторинг тока в каждой фазе с целью поддержания его в заданных пределах.

После успешного осуществления разгона запускаемый электродвигатель подключается напрямую включением вакуумного контактора КМ2.

2) Пуск одного из двух электродвигателей


Данная схема реализует плавный пуск и работу одного из двигателей. При работе одного из двигателей запуск других агрегатов невозможен.

После успешного разгона запускаемый электродвигатель подключается к «питающей ячейке» РУ напрямую «байпасным контактором» КМ2. Контактор KM2 остается включенным до остановки электродвигателя. Прямое (байпасное) включение электродвигателя осуществляется контакторами КМ1 и КМ2 и является резервным вариантом в случае невозможности работы в режиме плавного пуска.

Питание ВУПП осуществляется от «питающей ячейки» РУ.

3) Поочередный пуск четырех электродвигателей (Мультистарт) одним КВУПП


Данная схема реализует плавный пуск одного из двигателей с последующим его переключением на питание от «байпасной ячейки» РУ.

Запущенный электродвигатель остается во включенном состоянии и питается от «байпасной ячейки» до поступления команды на его останов. Плавный пуск следующего электродвигателя осуществляется аналогичным образом после охлаждения  силового блока шкафа ВУПП.

Прямое (байпасное) включение электродвигателей осуществляется коммутационными аппаратами, имеющегося на объекте РУ, и является резервным вариантом в случае невозможности работы в режиме плавного пуска.

Питание ВУПП осуществляется от «питающей ячейки» РУ.

4) Поочередный пуск четырех электродвигателей (Мультистарт) двумя КВУПП


Данная схема реализует плавный пуск одного из двигателей с последующим его переключением на питание от «байпасной ячейки» РУ, обеспечивает взаимное резервирование устройств ВУПП и/или независимую работу двух секций.              

Запущенный электродвигатель остается во включенном состоянии и питается от «байпасной ячейки» до поступления команды на его останов. Плавный пуск следующего электродвигателя осуществляется аналогичным образом после охлаждения  силового блока шкафа ВУПП.

Прямое (байпасное) включение электродвигателей осуществляется коммутационными аппаратами, имеющегося на объекте РУ, и является резервным вариантом в случае невозможности работы в режиме плавного пуска.

Питание ВУПП осуществляется от «питающих ячеек» РУ.  

* Разработано на основании стандартного базового исполнения УПП
** ООО «НПП «ИТ СПб» оставляет за собой право изменять технические характеристики изделия без предварительного уведомления.

Что такое устройство плавного пуска? Его работа, схема и применение

Устройство плавного пуска

, его принципиальная схема, работа, преимущества и применение

В нашей промышленности используются различные типы машин. Асинхронная машина — одна из наиболее часто используемых трехфазных машин переменного тока, которая составляет почти 70% двигателей, используемых в промышленности. их прочная конструкция и высокая эффективность делают их лучшим выбором для любого промышленного сектора. Но им действительно требуются защитные устройства и оборудование, используемые для их безопасной работы, чтобы они могли работать безопасно и предотвращать любое возможное повреждение двигателя, а также увеличивать срок их службы.Наиболее важным оборудованием, используемым для трехфазного асинхронного двигателя, является пускатель двигателя.

Пускатель двигателя

Пускатель двигателя — это электрическое устройство, которое используется для безопасного пуска и остановки электродвигателя. Он также предлагает защиту от перегрузки по току и защиту от низкого напряжения.

Поскольку асинхронный двигатель широко используется в различных отраслях промышленности, им нужен пускатель двигателя, чтобы безопасно запускать и останавливать его. Асинхронные двигатели при запуске потребляют большой ток.Это связано с низким сопротивлением обмоток двигателя в состоянии покоя.

Это очень важно для безопасной работы асинхронного двигателя. Это связано с низким сопротивлением ротора двигателя в состоянии покоя. Импеданс ротора зависит от скольжения (относительной скорости между ротором и статором) асинхронного двигателя. Скольжение асинхронного двигателя не является постоянным и изменяется во время его работы, поэтому сопротивление ротора также меняется. Это обратно пропорционально скольжению двигателя.

В состоянии покоя (положение покоя) скольжение асинхронного двигателя максимальное, т.е. 1, таким образом, полное сопротивление ротора минимально. Подключение двигателя к источнику питания потребляет огромное количество тока в обмотке статора из-за этого низкого импеданса, называемого пусковым током. Переменный ток в статоре создает вращающееся магнитное поле (RMF), которое наводит ток в обмотках ротора.

Ток ротора генерирует собственное магнитное поле, которое пытается устранить его причину, и начинает вращаться в направлении RMF.Таким образом, ротор испытывает крутящий момент, и по мере того, как его скорость начинает увеличиваться, скольжение двигателя уменьшается (т.е. скорость RMF ротора приближается к скорости RMF статора). Поскольку скольжение уменьшается, сопротивление ротора увеличивается, и двигатель начинает потреблять нормальный номинальный ток.

Высокий пусковой ток в 5-8 раз превышает номинальный ток двигателя при полной нагрузке. Асинхронный двигатель не может выдерживать такое количество тока, так как он может быстро повредить или сжечь обмотки, снижая производительность и срок службы двигателя.Такие высокие токи также могут вызвать сильное падение напряжения в сети, что опасно для других устройств, подключенных к той же линии.

Чтобы предотвратить такой высокий пусковой ток, мы используем пускатели двигателя, которые уменьшают начальный ток на короткое время. Как только двигатель наберет определенную скорость, возобновится нормальное энергоснабжение. Он также предлагает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току.

Эти пускатели двигателей обычно используются для двигателей большой мощности. Небольшие двигатели мощностью менее 1 л.с. не требуют пускателя двигателя из-за их высокого сопротивления.Однако им действительно нужна защита от перегрузки по току, которая есть в пускателе DOL.

В пускателе двигателя используются различные методы запуска двигателя, такие как

  • Полное напряжение или метод запуска через линию ; он подключает двигатель к полному напряжению источника питания. используется для малых двигателей
  • Пускатель пониженного напряжения ; он снижает напряжение питания во время запуска двигателя, чтобы уменьшить пусковой ток. Устройство плавного пуска использует эту технику для запуска асинхронного двигателя.
  • Многоскоростной стартер ; Двигатель спроектирован так, чтобы иметь несколько предварительно выбранных скоростей, которые достигаются за счет конфигурации полюсов (обмоток). Постепенное увеличение скорости снижает пусковой ток.

Что такое устройство плавного пуска?

Устройство плавного пуска — это тип пускателя двигателя, в котором используется метод снижения напряжения для снижения напряжения во время пуска двигателя.

Устройство плавного пуска предлагает постепенное повышение напряжения во время запуска двигателя.Это позволит двигателю медленно ускоряться и плавно набирать скорость. Это предотвращает любые механические разрывы и рывки из-за внезапной подачи полного напряжения.

Крутящий момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату тока. & ток зависит от напряжения питания. Таким образом, напряжение питания можно использовать для управления пусковым моментом. В обычном пускателе двигателя подача полного напряжения на двигатель создает максимальный пусковой момент, который представляет механическую опасность для двигателя.

Таким образом, мы можем сказать, что устройство плавного пуска — это устройство, которое снижает пусковой крутящий момент и постепенно увеличивает его безопасным образом, пока не достигнет номинальной скорости. Когда двигатель достигает номинальной скорости, устройство плавного пуска возобновляет подачу полного напряжения через него.

Во время остановки двигателя напряжение питания постепенно снижается для плавного замедления двигателя. Как только скорость достигает нуля, происходит отключение подачи входного напряжения на двигатель.

Основным компонентом, используемым для регулирования напряжения в устройстве плавного пуска, является полупроводниковый переключатель, такой как тиристор (SCR).Регулировка угла зажигания тиристора регулирует подачу напряжения через него. Также используются другие компоненты, такие как OLR (реле перегрузки), используемые для защиты от перегрузки по току.

Схема устройства плавного пуска

В трехфазном асинхронном двигателе два тиристора соединены встречно-параллельной конфигурацией вдоль каждой фазы двигателя, что в сумме составляет 6 тиристоров. Эти тиристоры управляются с помощью отдельной логической схемы, которая может быть ПИД-регулятором или микроконтроллером.Логическая схема питается от сети с помощью выпрямительной схемы, как показано на рисунке.

Помимо выключателей питания и логической схемы, используются другие компоненты защиты, такие как автоматический выключатель или предохранитель, магнитный контактор для изоляции и OLR (реле перегрузки) для предотвращения перегрузки по току.

Переключатель байпаса также используется для восстановления полного напряжения на двигателе, когда он достигает полной номинальной скорости.

Принцип работы устройства плавного пуска

Основным компонентом, используемым для управления напряжением в устройстве плавного пуска, является тиристор.Это управляемый выпрямитель, который запускает прохождение тока только в одном направлении, когда применяется стробирующий импульс, называемый пусковым импульсом.

Угол пускового импульса определяет, какая часть цикла входного напряжения должна проходить через него. Поскольку переменный ток колеблется между максимальным и минимальным пиками, образуя полный цикл на 360 °, мы можем использовать угол импульса включения, чтобы включить тиристор на определенную продолжительность и контролировать подаваемое напряжение.

Импульсы зажигания могут варьироваться от 0 ° до 180 °.Уменьшение угла запускающего импульса увеличивает период проводимости тиристора, тем самым пропуская через него высокое напряжение.

Два таких тиристора соединены встречно для каждой фазы. Таким образом, он может управлять током в обоих направлениях. Каждый полупериод, угол зажигания

Три пары тиристоров, каждая пара для отдельной фазы, используются для управления напряжением для запуска и остановки двигателя. Период проводимости тиристора зависит от угла включения, управляемого логической схемой.

Логическая схема содержит ПИД-регулятор или простой микроконтроллер, запрограммированный на генерацию импульсов. Контроллер изолирован от питающей сети с помощью оптоизолятора, а выпрямитель используется для питания источника постоянного тока. Импульсы, генерируемые микроконтроллером, поступают в схему включения тиристора, которая усиливает его перед срабатыванием тринистора.

Когда двигатель запускается, контроллер генерирует импульсы для каждого отдельного тиристора. Импульс генерируется на основе пересечения нуля, которое обнаруживается с помощью детектора пересечения нуля.Угол первого запускающего импульса составляет примерно 180 ° (очень низкий период проводимости), чтобы обеспечить минимальное напряжение.

Постепенно после каждого пересечения нуля угол запускающих импульсов начинает уменьшаться, увеличивая период проводимости тиристора. Напряжение через тиристор начинает увеличиваться. Следовательно, скорость двигателя постепенно увеличивается.

Когда двигатель достигает своей полной номинальной скорости (при угле зажигания 0 °), тиристоры полностью шунтируются с помощью шунтирующего контактора при нормальной работе.Это увеличивает эффективность устройства плавного пуска, поскольку SCR прекращает работу. Во время остановки двигателя SCR берет на себя управление и начинает работать, чтобы снизить напряжение питания.

Байпасные контакторы могут быть внутренними или внешними. Внутренние байпасные контакторы встроены в выключатели питания. Каждый SCR имеет параллельный байпасный переключатель, который обеспечивает ток в нормальных условиях. Такая конфигурация контакторов занимает мало места, а пускатели имеют компактную конструкцию.В то время как контакторы внешнего байпаса подключены внешне параллельно устройству плавного пуска. Такие устройства плавного пуска бывают громоздкими.

Байпасные контакторы не предназначены для отключения или подачи тока в цепь, поэтому это могут быть контакторы с низким номиналом.

Преимущества устройства плавного пуска

Плавный пуск: В отличие от обычного пускателя двигателя, он обеспечивает очень постепенное увеличение напряжения, что обеспечивает очень плавный пуск.Отсутствуют какие-либо механические нагрузки или рывки, которые могут повредить двигатель.

Контроль ускорения и замедления: Он предлагает полностью регулируемое ускорение и замедление двигателя. Медленное или быстрое изменение угла зажигания позволяет контролировать ускорение при запуске и замедление при остановке двигателя. Это используется в приложении, где необходимо настроить ускорение при запуске.

Отсутствие скачков напряжения: Поскольку обычный пускатель двигателя допускает полное напряжение на двигателе, в двигатель начинает протекать сильный пусковой ток, который вызывает скачок напряжения в цепи.устройство плавного пуска ограничивает такой ток, предотвращая скачки напряжения.

Несколько запусков: В некоторых приложениях требуется, чтобы двигатель запускался и останавливался несколько раз за небольшой промежуток времени. такой двигатель при использовании обычного стартера будет перегреваться из-за высокого пускового тока. Однако устройства плавного пуска резко увеличивают количество запусков двигателя за определенную продолжительность.

Снижение перегрева: Перегрев двигателя — очень серьезная проблема.Это происходит из-за большого тока обмотки при ее запуске. Устройство плавного пуска допускает очень небольшой пусковой ток, что предотвращает перегрев двигателя.

Увеличенный срок службы: Устройство плавного пуска по сравнению с обычным пускателем увеличивает срок службы двигателя. это связано с плавной работой и отсутствием электрических и механических нагрузок на двигатель.

Меньше обслуживания: Благодаря плавной работе асинхронного двигателя меньше вероятность каких-либо механических неисправностей, поэтому он требует меньше обслуживания по сравнению с обычным пускателем двигателя.

КПД: Обычный пускатель двигателя подает полное напряжение (очень высокий пусковой ток) на двигатель, который потребляет слишком много энергии. Устройство плавного пуска значительно снижает его и позволяет постепенно увеличивать потребление энергии. Также переключатели мощности управляются с использованием очень низкого уровня напряжения. Это улучшает общий КПД двигателя.

Компактный и маленький Размер: Устройство плавного пуска имеет очень компактную конструкцию, которая занимает очень мало места.В отличие от других пускателей двигателя, он имеет очень маленькие размеры.

Низкая стоимость: По сравнению с другими стартерами, такими как VFD, этот действительно стоит дешевле.

Недостатки устройства плавного пуска двигателя

Нет регулирования скорости: Устройство плавного пуска позволяет управлять только входным напряжением, т. Е. От 0 вольт до напряжения сети с фиксированной частотой сети. Поскольку частота постоянна, скорость двигателя постоянна и регулируется только подключенной к нему нагрузкой.Скорость асинхронного двигателя регулируется путем изменения частоты питания ниже или выше частоты сети в зависимости от необходимости. Такая функция доступна только в VFD (частотно-регулируемый привод).

Рассеивание тепла : Полупроводниковые переключатели внутри устройства плавного пуска отводят часть энергии в виде тепла. Следовательно, для охлаждения переключателей питания также требуются радиаторы.

Пониженный пусковой крутящий момент: Поскольку он снижает входное напряжение, которое соответствует входному току, который прямо пропорционален пусковому крутящему моменту асинхронного двигателя, он значительно снижает пусковой крутящий момент.Вот почему устройства плавного пуска используются для приложений с низким или средним пусковым моментом.

Применение устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска используется в промышленности и больше подходит для двигателей, которые работают с постоянной скоростью.

Вентиляторы: Огромные вентиляторы, используемые в промышленности, работают с постоянной скоростью. Однако они требуют защиты при запуске. Для таких фанатов как нельзя лучше подходит устройство плавного пуска.

Конвейерные ленты: Конвейерные ленты в промышленности используются для перемещения объектов и требуют особого ухода.Внезапные рывки во время запуска или остановки с использованием обычного стартера могут привести к смещению ремней, повреждению ремня из-за механического напряжения и повреждению размещенных на нем предметов. Для этого требуется плавный пуск и остановка, обеспечиваемые устройством плавного пуска.

Двигатели с использованием ремня и шкивов: Двигатель, приводящий в движение нагрузку через ремни и шкивы, не может выдерживать резких рывков. Он носит ремень, который соединяет его с грузом. Устройство плавного пуска обеспечивает плавный пуск для таких двигателей.

Водяной или жидкостный насос: Для любого типа насоса, подключенного к двигателю, требуется плавный запуск и остановка из-за внезапного повышения давления внутри труб. Обычный стартер при запуске может создать давление, достаточное для разрыва линии. Устройство плавного пуска предлагает постепенное увеличение давления в таких жидкостных насосах. Однако в нормальном режиме работы скорость насоса не регулируется. VFD — лучший выбор для переменной скорости насоса.

Похожие сообщения:

Все о устройствах плавного пуска двигателей

Как можно защитить и улучшить свои электродвигатели?

Двигатели

переменного и постоянного тока — бесценные механизмы, которые создают движение за счет электричества, но они склонны к выходу из строя при неправильном использовании.Эта частота отказов увеличивается, если двигатель изначально потребляет большой ток, который может повредить как его катушки, так и проводку. Пускатели двигателя с плавным пуском — полезный инструмент для предотвращения таких повреждений, а также повышения эффективности системы двигателя за счет регулирования этого броска тока. Эти устройства необходимы для некоторых основных приложений, поэтому эта статья поможет читателям понять, что такое устройства плавного пуска, как они работают и как они используются в реальных системах.

Что такое устройства плавного пуска?

Устройства плавного пуска

— это электрические устройства, подключенные между источником питания и двигателем, которые регулируют величину тока, подаваемого на двигатель.Устройства плавного пуска используются с любым двигателем, который изначально потребляет избыточный ток, также известный как большой «пусковой ток». Название «устройство плавного пуска» обычно относится к электронным твердотельным накопителям, что означает просто привод, в котором используются полупроводники. Чтобы узнать о других типах стартеров, прочтите нашу статью о пускателях двигателей.

Как объясняется в нашей статье об асинхронных двигателях, типичные двигатели переменного тока изначально потребляют в два-семь раз больше номинального тока, так как требуется много энергии, чтобы заставить эти машины работать на полной скорости из состояния покоя.Этот скачок мощности может в лучшем случае вызвать нежелательные рывки в системе, а в худшем — повредить катушки двигателя и его проводку. Чтобы этого не произошло, устройство плавного пуска предотвратит такой бросок и запустит двигатель «мягко»; Другими словами, они снижают начальный ток, так что двигатель набирает полную скорость без избыточного тока. Они похожи на частотно-регулируемые приводы (ЧРП), но могут изменять только ток, а не скорость (подробнее о ЧРП читайте в нашей статье о контроллерах двигателей переменного тока). Хотя устройства плавного пуска не могут изменять скорость двигателя, они повышают эффективность и безопасность при использовании.Устройства плавного пуска популярны в системах с высоким моментом инерции, которые необходимо постепенно выводить на полную скорость.

Как работают устройства плавного пуска?

Достижения в кремниевых технологиях позволили электрическим твердотельным устройствам плавного пуска произвести большой фурор на рынке. Для уменьшения броска тока и разгона до полной скорости в твердотельных устройствах плавного пуска обычно используются компоненты, известные как тиристоры или кремниевые выпрямители (см. Рисунок 1 ниже):

Рис. 1: Типовое обозначение схемы для тиристоров / тиристоров.

Эти компоненты уменьшают поступающее на двигатель напряжение и позволяют операторам поддерживать постоянное напряжение до тех пор, пока не будет достигнута полная скорость. Они обычно используются в трех парах (или TRIACS) для учета каждой фазы двигателя, поскольку трехфазные двигатели обычно требуют плавного пуска (см. Рисунок 2 ниже):

Рис. 2: Типичное твердотельное устройство плавного пуска, в котором используются три пары тиристоров (TRIAC) для снижения напряжения на двигателе. Обратите внимание на контакты над двигателем, которые изначально разделены.

Изображение предоставлено: https://www.ee.co.za/article/choosing-variable-frequency-drive-soft-starter-needs.html

После запуска каждая фаза будет проходить через каждый TRIAC, прежде чем попадет в двигатель. Тиристоры уменьшат напряжение (и, следовательно, ток) и позволят ослабленному сигналу пройти к двигателю. Ток контролируется до тех пор, пока двигатель не достигнет полной скорости, после чего тиристоры блокируются путем подключения двигателя напрямую к источнику питания через контакты (также известное как питание двигателя «через линию»).

Кривые крутящего момента-скорости и тока-скорости для электродвигателей с поперечным и плавным пуском можно увидеть ниже на рисунках 3 и 4, и они помогают визуализировать влияние использования этих машин на производительность:

Рис. 3 и 4: Сравнение кривых крутящий момент-скорость / текущая скорость-скорость для двигателей с полным напряжением и двигателей с плавным пуском. Зеленая часть на кривой текущей скорости представляет собой перекрытие обеих кривых тока.

Из этих графиков видно, что устройства плавного пуска не только выравнивают ток во время запуска, но также управляют крутящим моментом двигателя.Устройства плавного пуска обеспечивают надежный, постоянный крутящий момент при номинальных скоростях и, хотя и не обеспечивают такой хороший пусковой крутящий момент, как двигатели с поперечным подключением, они снижают отклонения и обеспечивают стабильную и безопасную мощность.

Технические характеристики устройства плавного пуска

В этом разделе подробно описаны некоторые общие характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе устройства плавного пуска для вашего приложения. Обратите внимание, что в этом списке представлены только наиболее общие спецификации для всех устройств плавного пуска, но существует больше, в зависимости от конкретных моделей и функций.

Тип нагрузки

Устройства плавного пуска

чаще всего используются в сочетании с трехфазными двигателями, поскольку эти двигатели переменного тока имеют высокие пусковые токи и крутящие моменты. Важно знать, какая нагрузка (двигатель и двигатель) будет использоваться с точки зрения силы тока (в амперах) и мощности (кВт или л.с.), поскольку устройство плавного пуска должно иметь совместимую конструкцию.

Номинальное рабочее напряжение

Каков диапазон напряжений для устройства плавного пуска и насколько напряжение может отклоняться от этого диапазона? Например, устройство плавного пуска может иметь рабочий диапазон 230/400 В с допустимым отклонением ± 10%.Знание этих значений не только поможет предотвратить недостаточную / избыточную мощность двигателя, но также будет влиять на то, как запитывается сам пускатель.

Элементы безопасности

Большинство устройств плавного пуска поставляются с байпасными механизмами, которые замыкают цепь стартера на полное напряжение при заданных скоростях. При длительном использовании важно иметь средства безопасности, которые предотвратят повреждение цепи при коротком замыкании, например, реле защиты от тепловой перегрузки от перегрузки по току и перенапряжения. Также знание максимального дисбаланса между фазами поможет поддерживать систему в рабочих параметрах.Наконец, наличие некоторого вида регистрации данных для записи записей о неисправностях также может помочь в устранении неисправностей во время технического обслуживания.

Монтаж, корпус и размеры

Метод установки устройств плавного пуска важен, так как их способность охлаждать зависит от их ориентации. Большинство устройств плавного пуска поставляются с рекомендациями относительно того, как и где следует устанавливать пускатель (например, вертикально и на плоской поверхности), а также с указанием максимального вертикального уклона для предотвращения накопления тепла. Размеры также важны, так как для устройства плавного пуска должно быть достаточно места, а также достаточно места, чтобы оно оставалось холодным.

Заявки и критерии отбора

Устройства плавного пуска

лучше всего использовать в приложениях, где требуется медленный пуск, но мощный двигатель. Они обычно используются в таких применениях, как воздушные фильтры в зданиях, где двигатель должен приводить в действие большой вентилятор. Если бы в этом случае не использовалось устройство плавного пуска, вентилятор запустился бы на высоких скоростях и снизил бы эффективность фильтрации, а также потенциально повредил бы двигатель из-за высокой инерционной нагрузки. Точно так же устройства плавного пуска находят применение в системах водоснабжения, где воду необходимо медленно откачивать, чтобы предотвратить повышение давления.Наконец, конвейерные системы выигрывают от устройств плавного пуска, поскольку они должны ускорять предметы из состояния покоя без рывков, иначе предметы могут упасть с ленты. Устройства плавного пуска также являются популярными модификациями старых пускателей с пониженным напряжением, поскольку они более управляемы, программируются и эффективны.

Устройства плавного пуска

обеспечивают плавное, плавное ускорение энергоемких двигателей, которые в противном случае могут вызвать перегрузку их энергосистем. Используйте приведенные выше характеристики и поговорите со своим поставщиком, чтобы обеспечить наилучшие шансы найти подходящее устройство плавного пуска для работы.Эти машины, хотя и более дорогие, чем другие стартеры, значительно улучшат эффективность и безопасность любой системы, в которой они развернуты. Устройства плавного пуска дают операторам больше контроля, снижают риск повреждения и повышают эффективность, поэтому их первоначальная стоимость окупается за период эксплуатации. Любые приложения, которые имеют высокую инерционную нагрузку и большой бросок тока, должны серьезно рассматривать устройство плавного пуска, иначе они рискуют непреднамеренными движениями, отказами и ненужными задержками.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое устройства плавного пуска и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:
  1. https://www.motioncontroltips.com/when-do-you-need-a-soft-starter-for-an-ac-motor/
  2. http://docs.elmarkholding.eu/LOW%20VOLTAGE%20POWER%20DISTRIBUTION/Motor%20Control%20and%20Protection/Starters/Soft%20Starters/Technical%20specification-%20Soft%20starter%20ELM%202500.pdf
  3. https://realpars.com/soft-starter/
  4. http://ucc.colorado.edu/siemens
  5. https://literature.rockwellautomation.com
  6. https://www.ee.co.za/article/choosing-variable-frequency-drive-soft-starter-needs.html

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Устройство плавного пуска двигателя

Устройство плавного пуска двигателя используется для защиты двигателя и другого подключенного оборудования от повреждений из-за контролируемого напряжения на клеммах.Таким образом, это устройство, которое используется в электродвигателях переменного тока для мгновенного уменьшения нагрузки и крутящего момента в силовой передаче, а также скачка электрического тока двигателя при запуске. Это снижает механическую нагрузку на вал и двигатель и электродинамическую нагрузку на присоединенные силовые кабели, а также на распределительную электрическую сеть. Ограничение начального броска тока и уменьшение механического удара, связанного с запуском двигателя, помогает продлить срок службы системы.

Методы пускателя двигателя

Существует три основных технологии пускателя двигателя, а именно:

  1. Пускатели с прямым подключением к сети (DOL) или по сети Пускатели Эти пускатели подают полный ток, напряжение и крутящий момент на двигатель сразу после команды двигателя.Методы прямого запуска работают на самых основных возможностях запуска двигателя.
  2. Мягкие Пускатели Их также называют интеллектуальными контроллерами двигателя, эти пускатели активно управляют напряжением для управления пусковым и остановочным током и профилями крутящего момента для улучшения механических и электрических характеристик двигателя, работы машины и цепи двигателя. Устройства плавного пуска экономичны для тех приложений, где требуется управление двигателем при пуске и останове, поскольку они имеют более совершенное управление по сравнению с вариантами DOL.
  3. Приводы переменной частоты (ЧРП) Приводы переменной частоты преобразуют сетевое напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, которое затем инвертируется обратно в смоделированное напряжение переменного тока двигателя. VDF полагаются на управление двигателем через запуск, время работы и остановку.

Приложение устройства плавного пуска Устройства плавного пуска

могут быть настроены в соответствии с требованиями конкретных индивидуальных приложений. Например, он может избежать скачков давления в насосах и облегчить плавный запуск конвейерных систем, избегая при этом напряжения и рывков на компонентах привода.Вентиляторы и другие системы с ременным приводом могут запускаться медленно, избегая скольжения.

Плавный запуск можно найти в электрических вертолетах с дистанционным управлением, позволяя лопастям несущего винта вращаться плавно и контролируемым образом, в отличие от внезапного всплеска. Плавный пуск ограничивает пусковой ток, тем самым улучшая стабильность источника питания и уменьшая переходные падения напряжения, которые часто влияют на другие нагрузки. В конце концов, вам следует задать ряд вопросов при определении потенциальных соображений относительно устройств плавного пуска:

  • Требуется ли в приложении контроль скорости, когда двигатель работает на высокой скорости?
  • Нужна ли точная остановка и запуск приложения?
  • Нужен ли полный крутящий момент, когда приложение работает на нулевой скорости?
  • Требуется ли применение постоянного крутящего момента?
  • Какие размеры, температура и стоимость?
  • Есть ли гармоники и проблемы с установкой?

Как работает устройство плавного пуска?

Полупроводниковые устройства используются твердотельным устройством плавного пуска для снижения напряжения на клеммах двигателя, хотя и временно.Это позволяет контролировать ток двигателя для уменьшения пускового тока, а также ограничивать крутящий момент на валу. Управление основано на контроле напряжения на клеммах двигателя по двум-трем фазам. Ограничение напряжения двигателя снижает крутящий момент, обеспечивающий постепенный запуск нагрузки.

Есть три возможных способа пуска двигателя:

  • Применение пуска по частям обмотки: автотрансформаторный пускатель
  • Постепенное применение пониженного напряжения: устройство плавного пуска и устройство пуска звезда треугольник
  • Подача напряжения полной нагрузки через определенные промежутки времени: Прямой пуск от сети

Преимущества выбора устройства плавного пуска

Преимущества использования устройства плавного пуска обычно являются более экономичным выбором для тех приложений, где требуется регулирование крутящего момента и скорости в процессе запуска.Кроме того, они являются идеальным ответом для приложений, где требуется свободное место, поскольку они занимают меньше места по сравнению с частотно-регулируемыми приводами.

Типы управления с помощью устройства плавного пуска

Существует два основных типа управления с помощью устройства плавного пуска:

  • Управление с обратной связью

    С помощью стартера выходные характеристики двигателя, такие как отслеживаемая скорость, потребляемый ток или пусковое напряжение, изменяются по мере необходимости, чтобы вызвать ожидаемую реакцию.Контролируется ток в каждой фазе. Следовательно, изменение напряжения по времени может быть остановлено, если оно превышает определенную уставку.
  • Управление открытием

    Пусковое напряжение подается постепенно, независимо от скорости двигателя или потребляемого тока. Два SCR соединены спина к спине для каждой фазы, где SCR сначала проводятся с задержкой 180 градусов в ходе соответствующих полуволновых циклов (где каждый SCR проводит). Задержка постепенно уменьшается со временем до тех пор, пока подаваемое напряжение не возрастет до полного напряжения питания.Это также известно, как система временного нарастания напряжения. Даже тогда этот метод не актуален, потому что он не контролирует ускорение двигателя.

Компоненты базового устройства плавного пуска
  • Управляющая логика с использованием ПИД-регуляторов или микроконтроллеров, а также другая логика для управления приложением напряжения затвора, связанного с SCR. То есть для управления углом включения тиристоров, чтобы обеспечить работу тиристоров на рекомендуемой части цикла напряжения питания.
  • Силовые переключатели, такие как тиристоры, которым необходимо регулирование фазы, чтобы они применялись для каждой части цикла. Например, для еще трех фаз требуется, чтобы на каждую фазу были последовательно подключены два тиристора. В этом случае коммутационные устройства должны иметь номинальное значение, по крайней мере, в три раза больше, чем напряжение сети.

Вот пример электронной системы плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя. Система состоит из двух спина к спине SCR для каждой фазы, что в общей сложности составляет 6 SCR.Схема управляющей логики в виде двух компараторов вырабатывает линейное напряжение и уровень, а также оптоизолятор, который управляет приложением напряжения затвора к каждой из фаз тиристора. Затем будет использоваться схема источника питания, обеспечивающая необходимое напряжение постоянного тока.

Преимущества устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска предлагает множество преимуществ, делающих его предпочтительным в различных условиях. Вот несколько основных преимуществ устройства плавного пуска:

  • Повышенная эффективность — Система плавного пуска обеспечивает большую эффективность при использовании твердотельных переключателей из-за низкого напряжения во включенном состоянии.
  • Управляемый запуск — Устройства плавного пуска облегчают плавное регулирование пускового тока за счет легкого изменения пускового напряжения, обеспечивая плавный пуск двигателя без рывков.
  • Малый размер и стоимость — Использование твердотельных переключателей гарантирует это.
  • Контролируемое ускорение — Плавное управление ускорением двигателя.

Итак, когда вы используете устройство плавного пуска? Устройства плавного пуска

могут использоваться в различных приложениях.В их число входят:

  • Применения со средним или низким пусковым моментом. При остановке или запуске необходимы контроль крутящего момента и линейное изменение скорости. Рекомендуется постепенный контроль, чтобы избежать скачков крутящего момента, а также напряжения в механической системе, связанной с запуском оборудования. К ним относятся шестерни, ременной привод, конвейеры и муфты.
  • Приложения, которые слабо загружены.
  • Управление высокими пусковыми токами, которые связаны с запуском большого двигателя и которые необходимо ограничить, чтобы предотвратить штрафные санкции или проблемы с сетью питания.
  • Устройства плавного пуска
  • помогают свести к минимуму механические повреждения и износ системы, предотвращая возможные скачки давления в трубопроводных системах при быстрой смене жидкости.
  • Контроль мощности.
  • Мало или отсутствие контроля скорости в рабочем режиме.

Как правило, контроллеры предлагают различные функции в зависимости от области применения двигателя. Таким образом, они позволяют двигателю запускаться в условиях низкого напряжения, позволяют осуществлять обратное управление или работу с несколькими скоростями, обеспечивают защиту от перегрузок и перегрузок по току, а также выполняют широкий спектр функций.

D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная информационная служба площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния. Он хранит обширный инвентарь электрических разъемов, кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводов, предохранительных выключателей и т. Д. Он закупает электрические материалы у ведущих компаний по всему миру. Компания также ведет обширный инвентарь взрывозащищенной электротехнической продукции и современных решений в области электрического освещения.Поскольку компания D&F закупает материалы оптом, она занимает уникальное положение, предлагая конкурентоспособную структуру ценообразования. Кроме того, он может удовлетворить самые взыскательные запросы и отгрузить материал в тот же день.

Устройства плавного пуска | Конструкция машины

Устройство плавного пуска имеет тиристоры в главной цепи, с помощью которых оно регулирует напряжение двигателя.

Двигатели, которые работают в типичных промышленных приложениях с конвейерами, насосами, воздуходувками и компрессорами, обладают одним общим качеством: они потребляют большой ток при запуске, возможно, в шесть раз больше, чем они потребляют при нормальной работе.Этот уровень тока может вызвать нагрузку на компоненты двигателя и вызвать проблемы с качеством электроэнергии в электрических системах предприятия, особенно для более крупных двигателей мощностью 1 л.с. и более. Вот почему в двигателях такого размера часто используется плавный пуск.

Идея плавного пуска заключается в постепенном повышении тока двигателя до тех пор, пока двигатель не достигнет своего установившегося состояния. Это снижает пусковой ток, но также снижает пусковой крутящий момент двигателя. Устройства плавного пуска регулируют напряжение двигателя за счет использования последовательно включенных тиристоров или симисторов в каждой линии подачи переменного тока к двигателю.Тиристоры приводятся в действие во время фазы запуска, так что их включение последовательно с меньшей задержкой для каждого полупериода переменного тока. Отложенное переключение эффективно увеличивает среднее напряжение переменного тока на двигателе до тех пор, пока двигатель не достигнет полного линейного напряжения. Как только двигатель достигает своей номинальной скорости, цепь переключения тиристоров может быть отключена. В более крупных двигателях используются либо устройства плавного пуска, либо они управляются частотно-регулируемыми приводами с функцией плавного пуска.

Устройство плавного пуска можно сравнить с пускателем полного напряжения (ручным и магнитным), который подает полное напряжение непосредственно на клеммы двигателя при запуске.Пускатели с полным напряжением сегодня обычно используются для двигателей меньшего размера, для которых пусковой ток не является проблемой.

Некоторые устройства плавного пуска могут также обеспечивать функцию плавного останова в тех случаях, когда резкий останов может вызвать проблемы. Примеры включают насосы, в которых быстрая остановка может вызвать гидроудары, и конвейерные ленты, где материал может быть поврежден, если ленты остановятся слишком быстро. В последовательности плавного останова используются те же силовые полупроводники, которые используются для плавного пуска.

Тиристоры устройства плавного пуска пропускают часть напряжения в начале последовательности пуска и постепенно повышают его в соответствии с установленным временем разгона.Тиристоры также обычно могут осуществлять плавный останов путем снижения напряжения двигателя в соответствии с заданным временем разгона.

На трехфазных двигателях иногда используется особый вид функции плавного пуска, называемый пуском со звезды на треугольник. Обычно он запускает двигатель с обмотками статора, соединенными по схеме звезды, и переключает их на конфигурацию треугольником, когда двигатель достигает своей нормальной рабочей скорости. Здесь пускатель обычно состоит из контактора для каждой из трех фаз, реле перегрузки и таймера, который устанавливает время нахождения в положении звезды.Пусковой ток составляет около 30% от тока, наблюдаемого при прямом пуске от сети, а пусковой крутящий момент составляет около 25% от того, что было бы доступно при прямом пуске от сети. Этот метод пуска работает только при небольшой нагрузке на двигатель во время пуска. Двигатели, которые слишком сильно нагружены, не будут иметь достаточного крутящего момента для разгона до скорости, прежде чем они будут переключены в треугольное положение.

Устройства плавного пуска

обычно используются с асинхронными двигателями. Но они также могут обеспечить преимущества при питании синхронных двигателей.Причина в том, что многие синхронные двигатели при запуске ведут себя как асинхронные двигатели. То есть существует задержка между вращающимся электрическим полем и положением ротора. Перед тем, как двигатель перейдет в синхронное состояние, есть задержка. Как и в случае с асинхронными двигателями, синхронные двигатели также могут потреблять большие токи статора во время пуска, возможно, в пять-восемь раз превышающие ток полной нагрузки при отсутствии плавного пуска.

Как в асинхронных, так и в синхронных двигателях высокий ток статора и ротора при запуске приводит к низкому коэффициенту мощности, обычно около 0.2 отстающих. Коэффициент мощности и, следовательно, энергоэффективность повышаются по мере разгона двигателя до его рабочей скорости. В этой связи также следует отметить, что некоторые устройства плавного пуска могут служить в качестве регуляторов напряжения или регуляторов напряжения для двигателя. Их взаимно соединенные тиристоры или симисторы делают это возможным, потому что они могут регулировать напряжение двигателя в зависимости от нагрузки, которую видит двигатель, когда они соединены с соответствующим контроллером. Таким образом, функционируя таким образом, устройство плавного пуска может выполнять функции менеджера энергии: контроллер контролирует коэффициент мощности двигателя, который является функцией нагрузки двигателя.При легких нагрузках коэффициент мощности достаточно низкий, поэтому контроллер снижает напряжение двигателя и, следовательно, ток двигателя.

Выбор устройства плавного пуска

Многие приложения, в которых применяются устройства плавного пуска, относятся к общим категориям насосов, компрессоров и конвейеров. Для каждого из этих применений существует несколько практических правил.

Время запуска устройств плавного пуска устанавливается пользователем. Типичное время запуска для большинства приложений составляет от 5 до 10 секунд. Более длительные периоды времени обычно наблюдаются в насосных и компрессорных установках, где высока вероятность накопления волн давления в системах трубопроводов.

Типичное устройство плавного пуска снижает крутящий момент и ток двигателя во время запуска. Пускатель звезда-треугольник выполняет то же самое, но посредством переключения обмоток двигателя со звезды на треугольник в соответствующее время.

Начальное пусковое напряжение также можно установить, но в большинстве приложений используется начальный уровень, составляющий 30% от линейного уровня. Винтовые компрессоры и конвейеры иногда запускаются на более высоких уровнях (возможно, 40%) в зависимости от нагрузки — конвейеры иногда имеют на них материал при запуске, поэтому им может потребоваться более высокий пусковой крутящий момент, а винтовые компрессоры не развивают большого давления при низком уровне нагрузки. скорости.

Устройства плавного пуска

обычно имеют те же характеристики, что и двигатели, которыми они питаются. Ситуация может быть иной для значений времени разгона и начальных уровней напряжения, выходящих за пределы нормы. Для тяжелых условий эксплуатации обычной практикой является использование устройства плавного пуска с номинальной мощностью на один размер больше, чем у двигателя, и использование реле перегрузки при увеличении времени разгона; то же самое для приложений с частым запуском.

Общие сведения о схемах пуска: твердотельный пуск с пониженным напряжением (плавный пуск)

Для успешного тестирования электродвигателей и связанных с ними схем важно понимать, какой тип схемы пуска используется в двигателе.Вы должны понимать цель, как она повлияет на пусковой ток, продолжительность пуска и полученные данные. Вы также должны знать об опасностях, связанных с испытанием различных типов пусковых цепей.

Твердотельный пуск с пониженным напряжением, обычно называемый «плавным пуском», широко используется в приложениях, которые потребляют значительный ток при пуске через линию. Устройства плавного пуска включают выпрямители с кремниевым управлением (SCR). SCR уменьшают приложенное напряжение, так что двигатель воспринимает только его часть.SCR управляются логическими схемами, которые снабжаются различными сигналами обратной связи, чтобы обеспечить ускорение двигателя до рабочей скорости. Устройства плавного пуска используются как при низком, так и при среднем напряжении.

На изображении выше показан плавный пуск, используемый для ускорения двигателя 480 В 400 л.с. до рабочей скорости. При определенных обстоятельствах, настроенных для запуска через линию, этот двигатель может первоначально потреблять более 4000 ампер при запуске.

Испытания под напряжением просты; подключения такие же, как и через линию, с простейшими доступными подключениями, как правило, на выходе из плавного пуска.Важными значениями для построения трендов являются величина пускового тока и период времени до отключения плавного пуска и настройки устройства на линии.

При проведении испытаний без напряжения требуется осторожность. В зависимости от конфигурации схемы пуска напряжение от прибора для испытания двигателя может вернуться в схему плавного пуска параллельно с двигателем и повредить полупроводниковые компоненты. Это особенно возможно при испытании изоляции заземления.Если плавный пуск имеет контактор на выходе, испытание в обесточенном состоянии может быть выполнено со стороны нагрузки разомкнутого контактора. Если на выходе плавного пуска нет контактора, необходимо отсоединить выходной или Т-образный вывод для подключения измерительного прибора.

Для получения дополнительной информации о пусковых схемах и о том, как лучше всего проводить испытания электродвигателей, рассмотрите возможность посещения одного из курсов Snell Group по испытаниям электродвигателей.

Цепи плавного пуска

Цепи плавного пуска

Elliott Sound Products Цепи плавного пуска для высоких пусковых нагрузок

© 2017, Род Эллиотт (ESP)

Вершина
Указатель статей
Main Index

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Для описанных здесь схем и методов требуется опыт работы с электросетью.Не пытайтесь строить, если у вас нет опыта и способный. Неправильная проводка может привести к смерти или серьезной травме.

Содержание
Введение

печатных платы доступны для проекта с плавным запуском. Пожалуйста, см. Проект 39 для деталей. Это была одна из первых публикаций в сети (в 1999 г.), и многие люди во всем мире скопировали исходный текст со страницы проекта, чтобы описать свою версию и объяснить, зачем она нужна.Обратите внимание, что здесь дублируются некоторые материалы из статьи проекта, в основном потому, что они подходят для обеих статей. Эта статья является продолжением публикации Inrush Current Mitigation, и хотя в этих двух статьях есть некоторые детали, в каждой из них также рассматривается множество различных подходов.

Не только трансформаторы имеют высокий пусковой ток. Двигатели также страдают, как и лампы накаливания высокой мощности (хотя они не так распространены, как раньше). Цепи плавного пуска обычно используются с большими двигателями, но большинство людей никогда не увидят эту систему.Я работал над огромными чугунными резисторами , которые использовались для « плавного пуска » больших двигателей, используемых на насосных станциях, но это не то приложение, которое я собираюсь здесь развлекать (мало кто когда-либо увидит большой ( 350кВт и более) стартер двигателя).

Вместо этого в данной статье рассматривается плавный пуск трансформаторов или электронных нагрузок, рассчитанных на мощность до 1 кВА или около того. Они могут создать хаос в домашней системе, если их не приручить должным образом, поэтому мягкий пуск рекомендуется для любого источника питания мощностью более 300 ВА.Обратите внимание, что я использовал термин «ВА», а не «ватт», потому что большинство нагрузок, с которыми столкнутся любители, имеют низкий коэффициент мощности, и все трансформаторы рассчитаны на ВА (вольт / амперы), а не , а не Вт. Если вы не понимаете коэффициент мощности, см. Статью о коэффициенте мощности.

Оптимальное время задержки для всех схем, показанных при использовании с трансформаторами, составляет около 100–150 мсек, что достаточно для примерно 5-7 полных циклов при 50 Гц или 6–9 циклов при 60 Гц. Обычно допустима задержка до 200 мс, но не рекомендуется, чтобы резисторы плавного пуска оставались в цепи более 500 мс.Вполне нормально запускать трансформатор примерно на 200-500% тока полной нагрузки при запуске, а приведенные формулы основаны на номинальном броске тока 200%. Конечно, можно ограничить его и дальше, но блок резисторов должен рассеивать большую мощность. Без плавного пуска пусковой ток может быть настолько высоким, что будет ограничиваться только сопротивлением проводки — более 50 А вовсе не редкость для трансформаторов среднего размера 230 В или других высоких пусковых нагрузок.

Стоит отметить, что существует множество опубликованных схем плавного пуска, причем немало из Китая (и других стран) используют автономные бестрансформаторные источники питания.Их можно заставить работать хорошо, но у большинства из них есть серьезные ограничения, которые не сразу очевидны. Прежде всего, это то, что при отключении питания часто нечему разрядить крышку накопителя. Кратковременное отключение питания от сети (или даже одно, продолжающееся на минуту или более) может оставить цепь готовой к немедленному включению реле при восстановлении питания.

Это означает, что после кратковременного прерывания не происходит плавного пуска ! Конструкция печатной платы версии P39, в частности, была разработана для обеспечения очень быстрого сброса таймера (менее 150 мс), и это необходимо для обеспечения плавного пуска при каждом включении оборудования, даже если относительно быстрое включение-выключение-включение (это может происходить не все время, но будет происходить время от времени).В то время как трансформатор понесет наказание, предохранитель — нет, что может привести к «неприятным» сбоям предохранителей или даже к выходу из строя мостовых выпрямителей.

Конечно, можно включить дополнительные схемы, необходимые для полного автономного бестрансформаторного плавного пуска, но это не так просто, как схемы, показанные в сети. Создать простую схему задержки очень легко, но требуется больше усилий, чтобы гарантировать, что она будет иметь постоянную задержку и будет своевременно сбрасываться. Большинство из тех, что я видел, вообще не имеют возможности сброса.Тот, который доступен из Китая, имеет такую ​​долгую задержку, что это определенно опасно. У некоторых также есть монтажные отверстия с недостаточным зазором между сетью и крепежными винтами, что может привести к летальному исходу, если не используются нейлоновые крепления.

Многие альтернативы (где-то еще) полагаются на медленное повышение напряжения на конденсаторе основного фильтра для непосредственного включения реле. Это едва ли удовлетворительное решение (IMO), потому что контакты реле замыкаются медленнее, чем обычно, из-за медленного нарастания напряжения.Реле следует переключать быстро, чтобы обеспечить надлежащее замыкание контактов при каждом срабатывании цепи. Требование «мгновенного» действия для срабатывания реле и необходимость быстрого сброса противоречат друг другу, если не используется более сложная схема.

По своей природе реле имеют тенденцию к «мгновенному» срабатыванию по умолчанию из-за свойств магнитной цепи. Однако это не меняет того факта, что надлежащее контактное давление и положительное очищающее действие контактных поверхностей могут быть затронуты, если время нарастания напряжения будет слишком медленным.Медленно падающее напряжение катушки заставляет контакты размыкаться с меньшей «силой» и может усугубить эрозию контактов.

Время сброса должно быть близким к мгновенному, но время до 0,5 секунды, вероятно, будет приемлемым при нормальном использовании. Приходиться ждать несколько секунд или минут, прежде чем оборудование можно будет снова включить при правильной работе схемы плавного пуска, просто недопустимо. Это ошибка, которая встречается даже в коммерческих продуктах, поэтому кратковременное отключение питания может привести к перегоранию предохранителя.Это большая неприятность, но недопустимо, если предохранитель внутренний и для его замены требуется разобрать блок.

Все измерения тока проводились с использованием мониторов тока Project 139A и / или Project 139, которые гарантируют отсутствие необходимости в прямом подключении к сети. Переключение при переходе через нуль и пиковой форме волны переменного тока было выполнено с помощью специального испытательного устройства, которое я разработал и построил специально для оценки пускового тока на различных устройствах.


1 — Обзор

Когда включается большой усилитель мощности или какое-либо другое устройство с большим трансформатором или большим конденсатором фильтра (или и тем, и другим), начальный ток, потребляемый из сети, может во много раз превышать потребляемый даже при полной мощности.Для этого есть две основные причины, а именно:

  1. Трансформаторы и двигатели будут потреблять очень сильный ток при включении, пока магнитный поток не стабилизируется.
    • Эффект наихудший, когда мощность подается, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, и минимизируется, если мощность подается на пике формы волны переменного тока. Это именно та противоположно тому, что вы могли ожидать.
  2. При включении конденсаторы фильтра полностью разряжены и действуют как короткое замыкание в течение короткого (но, возможно, разрушительного) периода.

Эти явления хорошо известны производителям усилителей очень большой мощности, используемых в PA, а также тем, кто создает промышленную продукцию, но схемы «плавного пуска» обычно не используются в потребительском оборудовании.Любой, у кого есть большой усилитель мощности, особенно тот, в котором используется тороидальный трансформатор, заметит кратковременное затемнение света при включении усилителя. Потребляемый ток настолько велик, что это влияет на другое оборудование.

Этот высокий пусковой ток (как он известен) вызывает нагрузку на многие компоненты вашего усилителя, особенно …

  • Предохранители — они должны быть с задержкой срабатывания, в противном случае неправильное срабатывание предохранителя будет обычным
  • Трансформатор — сильный ток механически и электрически нагружает обмотки.Нередко можно услышать уменьшение механического шума, когда шасси и трансформатор реагируют на магнитное напряжение
  • Мостовой выпрямитель — он должен выдерживать начальный ток, превышающий нормальный, потому что он вынужден заряжать пустые конденсаторы фильтра — они выглядят как короткое замыкание до тех пор, пока приличное напряжение достигнуто
  • Конденсаторы — пусковой ток во много раз превышает номинальный ток пульсаций конденсаторов и вызывает нагрузку на внутренние электрические соединения.

Неудивительно, что значительное количество отказов усилителя (особенно отказов, связанных с блоком питания) происходит при включении питания (если оператор не делает глупостей).Это точно такая же проблема, из-за которой ваши (лампы накаливания) дома «перегорают», когда вы включаете выключатель света. Вы редко видите, как лампочка выходит из строя, когда вы спокойно сидите и читаете, это почти всегда происходит в момент подачи питания. То же самое и с усилителями мощности.

ПРИМЕЧАНИЕ: Не пытайтесь использовать эти схемы, если вы не хотите экспериментировать — реле должно работать на 100%. надежность, ваша сетевая проводка должна соответствовать отличным стандартам, и могут потребоваться некоторые металлоконструкции.Нет ничего тривиального в любой схеме, показанной здесь (или любой другой схеме, разработанной для с той же целью), несмотря на кажущуюся простоту.

Представленные здесь схемы предназначены для ограничения пускового тока до безопасного значения, которое обычно должно составлять максимум около 200% от полной нагрузочной способности силового трансформатора. Имейте в виду, что с этими конструкциями (как и со всеми такими схемами) связаны важные проблемы безопасности — пренебрегайте ими на свой страх и риск. В некоторых случаях может быть приемлемо до 500% полной мощности, и решение о том, какое значение использовать, остается за вами.Производитель трансформатора может дать некоторые конкретные рекомендации, и если да, то им следует следовать.

Информация здесь предназначена в первую очередь для трансформаторов, но, безусловно, есть и другие приложения. Определение пригодности любой схемы для любого приложения полностью зависит от читателя, и я не могу (и не буду) давать конкретные рекомендации для любого другого использования, которое вы имеете в виду. Если возможно, убедитесь, что элемент, который вы хотите плавно запустить, будет нормально работать, если он включен с медленным нарастанием напряжения от Variac.Хотя большинство усилителей и источников питания будут вести себя нормально, некоторые из них могут не работать. Они не могут использовать схему плавного пуска!

Стоит отметить, что мы обычно называем источники питания, использующие сетевой трансформатор с нормальной частотой 50/60 Гц, «линейными», но на самом деле это совсем не так. Слово «линейный» подразумевает, что нагрузка, подаваемая в сеть, также является линейной (резистивные нагрузки действительно линейны), но источник питания на основе трансформатора не делает этого. Форма волны, показанная на Рисунке 9 (ближе к концу этой страницы), показывает фактическую форму волны сетевого тока для последних двух циклов, и очевидно, что это что-то , но не , линейное в истинном значении этого слова.Это не имеет значения для цели данной статьи, но важно понимать, что термины, используемые в электронике, могут принимать «новые» значения при обычном употреблении. Это одна из них, и она может (и приводит) привести к путанице, если вы не знаете об истинной природе схемы выпрямителя и фильтра на основе трансформатора и ее влиянии на входной ток трансформатора.


2 — Резисторы

Наиболее очевидным и доступным выбором устройства ограничения тока является резистор.Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы резистор мог выдерживать очень высокий ток (и мгновенное рассеивание), возникающее при включении большого трансформатора. Есть несколько вариантов, и я предпочитаю использовать три резистора по 5 Вт параллельно. Ниже приведен полный пример расчета, показанный ниже, но вы можете проигнорировать это и выбрать использование 3 резистора по 150 Ом 5 ​​Вт параллельно (230 В) или 3 резистора по 33 Ом 5 ​​Вт параллельно для 120 В.

Нет ничего даже отдаленно научного в том, чтобы сделать простой выбор, но эти значения проверены в приведенных ниже примерах расчетов и использовались бесчисленными любителями в схемах плавного пуска P39.Важно то, что резисторы выдерживают ток. Хотя это кратко, это также довольно сложно для внутренних компонентов резистора. Один резистор на 5 Вт, конечно, не справится (у меня был один разделенный пополам во время ранних испытаний), и хотя сверхмощная деталь мощностью 50 или 100 Вт, вероятно, выживет, они довольно дороги по сравнению с обычными керамическими резисторами на 5 Вт, которые я предлагаю.

Некоторые резисторы специально разработаны для высокого импульсного тока, который может встречаться в импульсных источниках питания или (неожиданно) в схемах плавного пуска.Они могут иметь допустимый импульсный ток, так что мгновенная рассеиваемая мощность может быть более чем в 1000 раз больше значения в установившемся режиме. Резистор на 5 Вт может выдержать мощность более 500 Вт в течение, возможно, 10 мс, но вам нужно обращаться к таблицам данных — не всегда легко следить за данными, как они показаны. Пример показан ниже — он не для чего-то конкретного, а основан на на графике из таблицы данных (но упрощенно).


Рисунок 1 — Рассеивание на импульсном резисторе 5 Вт по сравнению с Время

Выше приведен пример, показывающий допустимую мощность импульса в зависимости отвремя для резистора 10 Ом и 100 Ом 5 ​​Вт. Как и ожидалось, более низкие значения могут выдерживать большую пиковую мощность, потому что провод толще. Нас в первую очередь интересует рейтинг 10 мс, поскольку он достаточно близок к длительности максимального пускового тока первого цикла трансформатора. Согласно диаграмме, допустима мощность до 300 Вт, но диаграмма предполагает повторяющиеся импульсы, поэтому мы можем пойти несколько выше. Я бы не рекомендовал, чтобы импульсная мощность в наихудшем случае превышала номинал резистора более чем в 100 раз.Для резистора 5 Вт это означает, что практический предел составляет 500 Вт.

Допустимая мощность в значительной степени определяется пределом плавления резистивного провода и его тепловой инерцией. Толстая проволока имеет большую массу и, следовательно, большую тепловую инерцию, но первая и герметизация также в некоторой степени добавляют к общей тепловой инерции. Поскольку они, как правило, керамические, они в первую очередь изоляторы, поэтому они не добавляют столько тепловой инерции, сколько хотелось бы. Предел сопротивления плавкого предохранителя зависит от используемого материала.Он редко указывается, но сплав нихрома (никель / хром) популярен, поскольку он имеет довольно низкий коэффициент термического сопротивления и может выдерживать очень высокие температуры (до ~ 1100 ° C).

Резисторы с проволочной обмоткой — это резисторы только типа , которые обычно могут выдерживать очень высокую импульсную мощность, необходимую для схемы плавного пуска. Большинство других резисторов просто испаряются при первом использовании. Хотя график показывает, что более низкие значения более надежны, очень много плат P39 было построено с использованием резисторов 3 × 150 Ом, включенных параллельно (или 3 × 33 Ом для 120 В), и после многих лет эксплуатации не было зарегистрировано ни одного отказа.Вы можете использовать последовательно 3 × 15 Ом, если это улучшит ваше самочувствие, но в реальном выражении разница минимальна.

Также важно убедиться, что дорожки на печатной плате достаточно тяжелые, чтобы они могли выдерживать ток без предохранения. Это, конечно, одно из преимуществ использования схемы плавного пуска, потому что схема сдерживает очень высокий пусковой ток и позволяет избежать чрезвычайно высокого пикового тока. Это облегчает жизнь переключателю питания и всем остальным в цепях питания.Вместо пикового тока 20–50 А в худшем случае его можно ограничить до менее 5 А.


3 — Термисторы

«Разве я не должен использовать термисторы, а не резисторы?» Это частый вопрос, и, хотя есть много предостережений, в целом они работают хорошо. К сожалению, новичку (и не новичку) может быть очень сложно определить правильную стоимость и размер, а производители часто не очень помогают. Формат спецификации одного производителя редко совпадает с форматом другого, и прямое сравнение может быть затруднено.Некоторые указывают максимальный ток, другие — рейтинг в Джоулях, а некоторые не включают почти ничего, кроме номинального сопротивления при 25 ° C и размеров, что вряд ли полезно.

Многим нравится идея использовать термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для ограничения бросков тока, при этом обычно утверждают, что не требуется дополнительных схем. Одним словом, для любого продукта, который не всегда потребляет постоянную высокую мощность, не . Спорный? Не совсем — то, что они используются рядом крупных производителей, не всегда означает, что с ними все будет в порядке.Если они используются в коммутируемой системе, как описано здесь, они безопасны и надежны, но я лично видел ( да, собственными глазами ) термисторы NTC сильно взрываются в случае неисправности. Резисторы также могут выйти из строя, но отказ (обычно) сдерживается — конечно, есть исключения. Как правило, термисторы NTC рассчитаны на очень высокий пиковый ток, но, как отмечалось ранее, вы увидите много разных способов описания одного и того же, практически без общего между производителями. Чтобы быть действительно полезными, термисторы должны быть отключены после того, как событие броска тока закончилось.

Если байпасное реле не срабатывает из-за того, что вы использовали источник питания усилителя для активации реле, и неисправность не позволяет напряжению достичь максимума, термистор станет с низким сопротивлением из-за протекания тока и предохранитель перегорит. Однако, если ток слишком велик из-за серьезной неисправности, термистор может взорваться до того, как появится шанс предохранителя. Я не понимаю, почему некоторые люди настаивают на том, что термистор «лучше» резисторов — это не так, если он не выбран и не используется должным образом. В некоторых случаях может даже быть надежным решением минус .Как указано ниже, номинал резистора (или термистора) около 50 Ом (230 В) или 25 Ом (120 В) является довольно хорошим общим компромиссом и отлично работает с трансформаторами до 500 ВА. Для силовых трансформаторов мощностью более 1 кВА необходимо уменьшить сопротивление.

Если используется термистор, его размер должен быть подходящим. Хотя некоторые небольшие термисторы могут показаться вполне удовлетворительными, они часто не справляются с максимальным пиковым током. Я предлагаю вам прочитать статью о схемах защиты от бросков тока для получения дополнительной информации.Термистор подходящего номинала может использоваться в любой версии этого проекта (включая блок на основе печатной платы, показанный на рисунке 2).

Ни при каких обстоятельствах я не буду предлагать термистор без байпасного реле для усилителей мощности, потому что их ток в режиме ожидания или малой мощности обычно недостаточен для нагрева термистора до достаточного нагрева, чтобы снизить сопротивление до разумного значения. Таким образом, вы получите модуляцию напряжения источника питания, при этом термистор будет постоянно термоциклировать. Обычно это приводит к сокращению срока службы термистора, потому что термоциклирование эквивалентно ускоренному режиму испытания на срок службы (это, по сути, один из тестов, который проводится в лаборатории производителя, чтобы выяснить, как долго они прослужат в использовании).

Если — это достаточно продолжительного тока (например, усилитель класса A), температура поверхности любого полностью работающего термистора обычно намного превышает 100 ° C, поэтому я считаю обход обязательным для предотвращения избыточного нежелательного тепла. Байпасная схема также означает, что термистор готов к защите от пускового тока сразу после отключения питания, при условии, что оборудование было включено достаточно долго, чтобы термистор, конечно, остыл. Без байпаса вам, возможно, придется подождать 90 секунд или больше, прежде чем термистор остынет, если он работал при полной температуре.


Рисунок 2 — Фотография печатной платы плавного пуска P39 с использованием термисторов

Фотография выше служит двум целям. На нем показана готовая плата P39 и соответствующие термисторы, показывающие, как они крепятся к печатной плате, где требуется дополнительное отверстие для последовательного подключения термисторов — конструктор легко просверливает его. Есть два термистора на 10 Ом, соединенные последовательно, чтобы дать в общей сложности 20 Ом. Реле обходит термисторы примерно через 100 мс при подаче питания, и это снижает пусковой ток в наихудшем случае примерно до 10 А при входном напряжении 230 В.Общее сопротивление включает сопротивление первичной обмотки трансформатора (в расчетах принято 3 Ом).

Полезно взглянуть на сокращенную спецификацию того, что можно считать довольно типичным термистором NTC, подходящим для источника питания мощностью около 150-300 Вт в зависимости от напряжения питания (от Ametherm Inc. [1] ). Это тип диаметром 22 мм, и для больших трансформаторов я предлагаю что-то примерно этого размера. Термисторы NTC диаметром около 10 мм легче установить, но они не могут справиться с большими энергетическими скачками.

Свойство Значение
Сопротивление 20 ± 25% Ом
Максимальный установившийся ток до 25 ° C 5 A
Макс.рекомендуемая энергия 125 Дж
Фактический сбой энергии 295 Дж
Макс.емкость при 120 В переменного тока 7600 мкФ
Макс.емкость при 240 В переменного тока 1,800 мкФ
Сопротивление при 100% токе 0.4 Ом
Сопротивление при токе 50% 0,84 Ом
Температура тела при максимальном токе 178 ° C
Таблица 1 — Электрические характеристики термистора (только пример)

Важно отметить, что допустимое отклонение сопротивления очень велико — это характерно для всех термисторов. Ожидать деталей с жесткими допусками — не вариант. Показанные максимальные значения емкости относятся к традиционному конденсаторному входному фильтру после мостового выпрямителя.Предполагается прямое подключение к сети. При номинальном токе сопротивление составляет 0,34 Ом, поэтому рассеиваемая мощность составляет 1,36 Вт, что звучит не так много, но обратите внимание на температуру тела … 178 ° C. Я бы посоветовал, чтобы оптимальная работа была при постоянном токе 1-2 А, где рассеивание уменьшается и температура будет ниже.

Хорошо то, что указана энергия всплеска — в приведенном выше случае это 125 Джоулей. Это означает, что он может выдерживать 125 Вт в течение одной секунды или 1250 Вт в течение 100 мс. Он также теоретически может обрабатывать 12 кВт в течение 10 мс или 120 кВт в течение 1 мс, и, если не указано иное, это не должно вызывать сбоев.Несмотря на то, что имеется некоторая задняя крышка с указанием максимальной емкости, это в значительной степени руководство для конечного пользователя. Исходя из этого, я бы предположил, что 1 кВт на 100 мс будет вполне нормально, поскольку это все еще всего 100 Джоулей. Однако будьте осторожны — существует, вероятно, столько же способов определения термисторов, сколько производителей, и не все предоставляют информацию в удобной для пользователя форме.

Как отмечалось выше, термисторы никогда не должны эксплуатироваться без байпасного реле. Даже если продукт потребляет постоянную мощность (достаточную для поддержания термистора в горячем состоянии), при кратковременном отключении питания от сети, когда питание восстанавливается, термистор уже горячий.Затем достигается ноль ограничения пускового тока, потому что прерывание должно длиться достаточно долго, чтобы он остыл до температуры окружающей среды.

Если используется несколько термисторов, они должны быть включены последовательно, а не параллельно. Это связано с тем, что допуск настолько велик, что термисторы, подключенные параллельно, не будут делить ток поровну, и даже вероятно, что только один будет делать что-то полезное, а остальные будут бесполезны. Когда термистор с наименьшим сопротивлением нагревается (потому что он потребляет большую часть тока), он упадет до более низкого сопротивления, а другой (-ие) вообще ничего не будет делать.


4 — Характеристики трансформатора

Может быть полезно знать основы трансформатора, особенно сопротивление обмотки. Исходя из этого, вы можете рассчитать пусковой ток наихудшего случая. Эта таблица приведена в разделе «Трансформаторы», часть 2, и сокращена здесь. Трансформаторы с сопротивлением обмотки более 10 Ом (типы 230 В) не нуждаются в цепи плавного пуска. Хотя пиковый ток может достигать около 23 А, это вполне соответствует возможностям плавкого предохранителя с задержкой срабатывания и обычно никогда не вызывает проблем.Конечно, если вы, , хотите, чтобы использовал плавный пуск на трансформаторах меньшего размера, нет никаких причин не делать этого, кроме дополнительных затрат.

VA Reg% R p Ω — 230V R p Ω — 120V Диаметр 3 Диаметр 3 9049 кг)
160 9 10-13 2.9 — 3,4 105 42 1,50
225 8 6,9 — 8,1 1,9 — 2,2 112 47 1,90
300 7 4,6 — 5,4 1,3 — 1,5 115 58 2,25
500 6 2,4 — 2,8 0,65 — 0,77 136 60 3,50
625 5 1.6 — 1,9 0,44 — 0,52 142 68 4,30
800 5 1,3 — 1,5 0,35 — 0,41 162 60 5,10
1000 5 1,0 — 1,2 0,28 — 0,33 165 70 6,50
Таблица 2 — Типовые характеристики тороидального трансформатора

Максимальный пусковой ток (в наихудшем случае) примерно равен напряжению сети, деленному на сопротивление обмотки.Более подробная информация об этом (включая снимки с осциллографа) содержится в статье о пусковых токах. Он также включает в себя формы сигналов с выпрямителем, за которым следуют большая емкость и нагрузка, и поможет вам понять необходимость схем защиты с большими трансформаторами.


Рисунок 3 — Пусковой ток трансформатора

Выше показан осциллографический снимок тока в трансформаторе E-Core на 200 ВА, когда питание подается при переходе через нуль сигнала сети.Это наихудший случай, который может привести к начальному скачку тока, который ограничивается только сопротивлением обмотки и сетевой проводки. Масштаб текущего монитора составляет 100 мВ / А, поэтому пиковое значение 1,9 В соответствует 19 ампер. Для большого тороидального элемента пиковый ток может превышать 150 А. Если сеть подается на пике формы волны переменного тока (325 В в странах с 230 В переменного тока, 170 В, где сеть составляет 120 В), пиковый пусковой ток для того же трансформатора обычно снижается до менее 1/4 от значения наихудшего случая… 4,4 А (оба могут быть измерены с хорошей воспроизводимостью для тестируемого трансформатора).

Как видите, пусковой ток имеет одну полярность (может быть положительной или отрицательной), поэтому переходное событие «постоянного тока» накладывается на сеть. Другие трансформаторы, которые уже находятся под напряжением, также могут насыщаться (и часто рычать) во время броска тока. Это часто называют «симпатическим взаимодействием». Чтобы свести к минимуму влияние пускового тока и влияния протекания на другое оборудование, любой тороидальный трансформатор мощностью более 300 ВА должен использовать схему плавного пуска, такую ​​как описанная в Проекте 39, или одну из альтернативных схем, описанных ниже.Я считаю, что 300 ВА — это предел — схема плавного пуска не обязательна, и она действительно увеличивает стоимость и сложность проекта, но результаты обычно (просто) приемлемы, если плавный пуск не используется с трансформаторами на 300 ВА.


5 — Пример расчетов

Хотя цепь плавного пуска может быть добавлена ​​к трансформатору любого размера, сопротивления обмотки 300 ВА и трансформаторов меньшего размера обычно достаточно для предотвращения сильных скачков тока. Для трансформаторов мощностью 500 ВА и более настоятельно рекомендуется использовать схему плавного пуска.300 ВА — это предел, и конструктор должен решить, считает ли он это необходимым или нет.

Мгновенный ток в наихудшем случае ограничен только сопротивлением первичной обмотки трансформатора и эффективным сопротивлением входящей сети (обычно менее 1 Ом). Для трансформатора на 500 ВА при 230 В сопротивление обмотки будет порядка 2,5–3 Ом, поэтому в худшем случае ток может легко превысить 70 ампер. Такой скачок тока вызывает нагрузку даже на плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, и поэтому я так твердо уверен, что плавный пуск — действительно хорошая идея.

Например, трансформатор на 500 ВА довольно типичен для многих бытовых систем большой мощности. Предполагая идеальную нагрузку (которой нет у выпрямителя и блока фильтров, но это уже другая история), ток, потребляемый из сети на полной мощности, составляет …

I = ВА / В (1) Где VA — номинальная мощность трансформатора в ВА, а V — используемое сетевое напряжение.

Так как я живу в стране с питанием 230 В, я буду использовать это для своих расчетов, но это легко сделать любому.Используя уравнение 1, мы получим следующий номинальный ток полной мощности от сети (без учета сопротивления обмотки трансформатора) …

I = 500/230 = 2,2 А (достаточно близко)

При пределе 200% тока полной мощности это 4,4 А переменного тока. Эффективное последовательное сопротивление, необходимое для поддержания пикового тока на уровне 4,4 А или менее, легко рассчитывается по закону Ома …

R = V / I (2)
R = 230 / 4,4 = 52 Ом (достаточно близко)

Не совсем стандартное значение, но 3 резистора по 150 Ом 5 ​​Вт, подключенные параллельно, вполне подойдут, что дает общее сопротивление 50 Ом.Можно использовать один резистор на 47 или 56 Ом, но вы должны свериться с таблицей данных, чтобы убедиться, что выбранный вами резистор может выдерживать высокую мгновенную мощность. Можно использовать резистор в металлической оболочке на 50 Вт. Нам не нужна высокая мощность для нормального использования, но имейте в виду, что мгновенное рассеяние может увеличиваться при определенных условиях неисправности. Обратите внимание, что использовалось среднеквадратичное сетевое напряжение, а не пиковое (325 В), потому что ток наихудшего случая напрямую не связан с пиковым напряжением.

Для определения номинальной мощности балластного резистора, составляющей 200% номинальной мощности трансформатора при полной мощности…

P = V² / R (3)

Для этого сопротивления это, казалось бы, указывает на то, что требуется резистор мощностью 930 Вт (исходя из расчетных 50 Ом), действительно большой и дорогой компонент. Однако нам это не нужно, поскольку резистор будет в цепи в течение короткого периода времени — обычно около 100-150 мс, а основной пик тока длится всего 10 мс или около того. Ожидается, что усилитель (надеюсь) не будет обеспечивать значительную выходную мощность до стабилизации. Абсолютный максимальный ток будет протекать только в течение 1 полупериода и после этого быстро уменьшается (как показано на рисунке 3).См. Номинальную мощность в импульсе резистора 5 Вт на рисунке 1.

Мы должны быть осторожны, чтобы убедиться, что балластный резистор способен выдерживать пусковой ток. Во время испытаний мне удалось разделить керамический резистор пополам, потому что он не выдерживает тока — этот эффект иногда называют «Ченобылинг» после ядерной катастрофы в СССР несколько лет назад, и его лучше избегать.

В больших профессиональных усилителях мощности обычно используется резистор на 50 Вт, обычно устанавливаемый на шасси в алюминиевом корпусе, но он дорог и может быть нелегко достать большинству конструкторов.В приведенном выше примере керамические резисторы 3 × 5 Вт, включенные параллельно (каждый резистор имеет сопротивление от 150 до 180 Ом), дадут нам то, что мы хотим, и будут сравнительно дешевыми. Если вы этого не сделали, прочтите раздел о резисторах, в котором много информации о пиковом импульсном токе.

Для США (и для считывателей в других странах с напряжением 120 В) оптимальное сопротивление составляет 12 Ом, поэтому резисторы 3 × 33 Ом 5 ​​Вт должны работать нормально (это дает 11 Ом — достаточно близко для этого типа схемы).

Было заявлено, что сопротивление обычно должно составлять от 10 до 50 Ом (но с небольшими аргументами или без них), и что не следует использовать более высокие значения.Я оставлю это на усмотрение читателя. Как всегда, это компромиссная ситуация, и разные ситуации требуют разных подходов.

Резистор 20 Ом (или термистор) — это абсолютный минимум, который я бы использовал для 230 В, и его нужно выбирать с осторожностью. Пульсирующий ток, вероятно, снесет резисторы меньшего размера, особенно при питании 230 В. Хотя верно то, что при уменьшении сопротивления провод сопротивления становится толще и более устойчивым к перегрузкам, в худшем случае мгновенный ток при 20 Ом равен 11.5А при 230В. Это мгновенное рассеивание 2645 Вт (без учета других сопротивлений в цепи), и потребуется чрезвычайно прочный резистор, чтобы выдержать это даже в течение коротких периодов времени. При работе на 120 В и сопротивлении 20 Ом пиковый ток будет всего 6 А, что снизит пиковое рассеивание до 720 Вт.

На самом деле пиковый ток наихудшего случая никогда не будет достигнут, поскольку необходимо учитывать сопротивление обмотки трансформатора и полное сопротивление сети. Исходя из этого, разумный компромиссный ограничительный резистор (и значения, которые я использую) будет порядка 50 Ом для 230 В (3 × 150 Ом / 5 Вт) или 11 Ом (3 × 33 Ом / 5 Вт) для работы на 120 В. .Резисторы подключены параллельно. Вы можете решить использовать эти значения, а не рассчитывать значение из приведенных выше уравнений, и будет обнаружено, что это будет работать хорошо почти во всех случаях, но все же позволит предохранителю сгореть в случае неисправности. Эти значения подходят для трансформаторов до 500 ВА, хотя, скорее всего, они будут подходящими и для более крупных устройств.

В этом отличие от использования более высоких значений, когда предохранитель (по всей вероятности) не перегорает, пока реле не сработает.Хотя период времени короткий, резисторы очень быстро нагреваются. Термисторы могут быть полезны, потому что по мере того, как они нагреваются, их сопротивление падает, и, если они соответствуют требованиям, они просто упадут до достаточно низкого сопротивления, чтобы вызвать перегорание предохранителя.

Еще одна причина, по которой вам может потребоваться более низкое значение, заключается в том, что некоторые усилители имеют поведение при включении, которое может вызывать относительно сильный ток, который может потребоваться при включении. Эти усилители могут не достичь стабильной рабочей точки с высоким значением сопротивления последовательно и могут вызывать неправильное поведение до тех пор, пока не будет подано полное напряжение.Если ваш усилитель демонстрирует такое поведение, тогда необходимо использовать резисторы ограничения нижнего значения .

Если нестабильное электроснабжение является «особенностью» вашего места жительства, то я бы посоветовал вам создать систему, в которой усилитель отключается, если сеть выходит из строя более чем на несколько циклов за раз. Подача переменного тока на тороидальный трансформатор должна «пропадать» только на несколько циклов, чтобы вызвать значительный пусковой ток, поэтому необходимо соблюдать осторожность.

Если используется термистор, я предлагаю надежную версию, рассчитанную на сравнительно высокий максимальный ток.Устройства диаметром 22 мм обычно рассчитаны на гораздо более высокие токи, чем вам может потребоваться, поэтому они будут подвергаться минимальному термоциклированию. Хорошее круглое значение составляет 10 Ом при 25 ° C — это означает более высокие пиковые токи, чем я предлагаю выше, но вы всегда можете использовать два или три последовательно — особенно для работы на 230 В. Последовательные термисторы 2 × 10 Ом дают очень высокий рейтинг перенапряжения (измеряется в Джоулях) и ограничивают пиковый пусковой ток примерно до 12 А с трансформатором на 500 ВА.


6 — Байпасные цепи

Некоторые большие профессиональные усилители используют TRIAC (двусторонний кремниевый выпрямитель) для обхода резистора / термистора плавного пуска, но я предпочитаю использовать реле по ряду очень веских причин…

  • Реле практически неразрушимы — особенно в этой роли
  • Их легко найти где угодно
  • Обеспечивается полная изоляция, поэтому цепь управления не находится под напряжением сети
  • Не генерируются радиочастотные помехи или гармоники сетевой частоты. Это низкий уровень, но их может быть очень сложно исключить из схем TRIAC
  • .
  • Радиатор не требуется, что устраняет потенциальную угрозу безопасности в случае пробоя изоляции между TRIAC и радиатором

Они также могут вызвать определенные проблемы, но с ними легко справиться.Наихудшим является обеспечение подходящего напряжения катушки, позволяющего использовать общедоступные устройства в усилителях мощности всех размеров и напряжений питания. Поскольку реле по-прежнему очень популярны, их легко получить при наиболее распространенном напряжении катушки (например, 5 В, 12 В, 24 В и т. Д.).


Рисунок 4 — Резисторы плавного пуска и релейные контакты

На рис. 4 показано, как резисторы подключаются последовательно к источнику питания трансформатора, при этом контакты реле замыкают резисторы накоротко при срабатывании реле.Вся эта схема находится под напряжением сети, и к ней следует относиться с большим уважением.

«A» представляет активный (под напряжением или под напряжением) вывод от сетевого выключателя, а «SA» — это переключаемый активный провод, который подключается к основному силовому трансформатору. Не отсоединяйте и не обходите существующую проводку, просто поместите блок резисторов последовательно с существующим трансформатором.

Не пытайтесь выполнить подключение, если шнур питания не отсоединен, и все соединения должны быть выполнены таким образом, чтобы случайный контакт с пальцем или шасси был невозможен ни при каких обстоятельствах.Резисторы могут быть установлены с помощью алюминиевого кронштейна, который закрывает соединения, предотвращая контакт. Все провода должны находиться на безопасном расстоянии от корпуса и кожуха — там, где это кажется невозможным, используйте изоляцию, чтобы предотвратить любую возможность контакта. Строительные заметки показаны позже в этом проекте. Трудно переоценить аспект безопасности этих цепей!

Контакты реле должны быть рассчитаны на полное сетевое напряжение и, по крайней мере, полный ток мощности усилителя.Настоятельно рекомендуется использовать реле с номиналом контактов не менее 10 А.

СОВЕТ: Вы также можете добавить второе реле для отключения звука на входе до тех пор, пока не будет подано полное питание. Я предоставлю вам возможность внести необходимые коррективы. Вам нужно будет сложить ток для двух реле вместе или использовать отдельные источники питания, если используется существующее внутреннее напряжение источника питания.


7 — Цепи управления

Цепи управления варьируются от очень простых (и часто довольно непродуманных) до довольно сложных.В конечном счете, схема зависит от того, все ли продумал разработчик или рассмотрел только решение, которое создает разумно постоянную задержку при включении питания. Многие не могут обеспечить быструю перезагрузку схемы, поэтому быстрый цикл включения-выключения (намеренно или случайно) обеспечивает защиту после кратковременного прерывания. В общем, любая цепь, которая не сбрасывается менее чем за 500 мс, должна считаться неисправной. Полный сброс гарантирует, что при восстановлении питания (примерно через полсекунды) балластные резисторы снова подключатся к цепи, и плавный пуск будет выполняться так же, как если бы оборудование было включено после выключения на ночь. .

Наименее желательный способ питания цепи управления — от вторичной обмотки трансформатора. В случае серьезной неисправности вторичное напряжение не поднимется до максимума, и цепь управления может никогда не сработать. Хотя это не обычная ошибка, она находится в пределах вероятности. В случае усилителей (или другого оборудования), которые ожидают значительного тока с момента включения, балластные резисторы могут иметь достаточное сопротивление для предотвращения нормального запуска, и они будут перегорать.

В тексте проекта 39 рекомендуется использовать вспомогательный трансформатор, и это, безусловно, самый безопасный способ сделать это. Это позволяет схеме управления работать при низком напряжении, изолированной от сети. Работать, проводить измерения или даже просматривать формы сигналов с помощью осциллографа безопасно.

Если бы независимый источник питания 12 В был доступен для всех усилителей мощности, подавать питание было бы очень просто. К сожалению, это случается редко. Большинство усилителей будут иметь источники постоянного тока в диапазоне от ± 25 В до примерно ± 70 В, и попытки получить реле для нечетных напряжений будут неудачными.Катушки реле обычно рассчитаны на 5 В, 12 В, 24 В и 48 В, а также на 120/230 В переменного тока, но реле переменного тока определенно не рекомендуются. Однако , даже если у вас есть трансформатор со вспомогательной обмоткой, если вторичная нагрузка достаточно велика, вспомогательная обмотка также не выйдет на нормальное напряжение.

Вспомогательный источник питания означает добавление второго трансформатора, что иногда может быть затруднено из-за нехватки места. Это по-прежнему самый безопасный способ, и схема управления, использующая этот подход, показана на рисунке 2.Это самый простой способ реализации, но некоторые могут посчитать, что добавленную стоимость второго трансформатора трудно оправдать. ИМО, это не проблема, и это, безусловно, предпочтительный вариант. Это в значительной степени обязательно для усилителей класса А. Есть еще одно преимущество. Небольшой трансформатор можно оставлять включенным все время, а затем сеть включается и выключается путем переключения 9 В переменного тока на плату плавного пуска (которая будет использовать второе реле для включения и выключения питания). Опять же, это подход, принятый в Project 39, и он гарантирует, что сетевую проводку можно ограничить собственным углом шасси, а все остальное будет иметь низкое (относительно) напряжение.


Рисунок 5 — Цепь управления вспомогательным трансформатором

В нем используется простой мостовой выпрямитель и небольшой, но адекватный конденсатор. В схеме управления используются легкодоступные и недорогие компоненты, и она может быть легко построена на Veroboard или подобном. Все диоды могут быть 1N4004 или аналогичными. Используйте трансформатор с вторичной обмоткой 9 В переменного тока, который будет обеспечивать напряжение, близкое к 12 В для этой цепи. Никакого регулирования не требуется, и контроллер представляет собой простой таймер, активирующий реле примерно через 100 мс.Я выбрал для переключателя полевой МОП-транзистор, поскольку он имеет определенное напряжение включения и практически не требует тока затвора. При показанных значениях компонентов реле активируется примерно через 100 миллисекунд. Его можно увеличить (или уменьшить) путем увеличения (уменьшения) значения R1 (27k). Трансформатор должен быть маленьким, так как ток меньше 100 мА.

Обратите внимание: Значение, показанное для R1 (56k), может потребоваться изменить, чтобы получить требуемую временную задержку около 150 мс.Настоящий необходимое значение зависит от порога переключения для полевого МОП-транзистора и значения C2, которое является электролитическим конденсатором и имеет большой допуск. В общем, ожидайте, что ценность будет где-то от 27k до 68k, но в некоторых случаях вам может потребоваться больше или меньше указанного диапазона.

МОП-транзистор (Q2 — 2N7000) имеет пороговое напряжение затвора, которое составляет от 0,8 В до 3 В, при этом 2,1 В является «типичным» значением. В результате вам нужно будет отрегулировать значение R1, чтобы получить правильную задержку.Если хотите, вы можете использовать тримпот на 100 тысяч — он должен покрыть большинство возможных ситуаций. Если порог составляет 0,8 В (я не видел ни одного такого низкого), таймер будет работать только около 30 мс, поэтому R1 необходимо увеличить примерно до 82 кОм. На верхнем уровне (3 В) R1 необходимо уменьшить примерно до 22 кОм для задержки 100 мс. Обратите внимание, что в версии для печатной платы используется компаратор операционного усилителя, поэтому синхронизация очень предсказуема.

Q1 используется для обеспечения быстрой подачи питания на реле. Когда на реле обнаруживается напряжение 0,65 В, Q1 включается и мгновенно завершает зарядку C2.Без «мгновенного действия» цепь будет работать медленно и не сможет активировать реле со 100% надежностью. Время сброса схемы составляет менее 120 мс при указанных значениях, и это обычно приемлемо.

ПРИМЕЧАНИЕ. C1 должен быть рассчитан на ток пульсаций не менее 700 мА, чтобы предотвратить нагрев конденсатора. Фактический ток пульсаций должен составлять около 85 мА при показанной схеме. Имейте в виду, что если крышка нагревается (или нагревается), ее надежность и долговечность будут поставлены под угрозу.

Можно сделать срабатывание реле намного быстрее, но за счет сложности схемы. Простая логическая система могла бы гарантировать, что схема будет сброшена с отключением одного цикла переменного тока, но это было бы слишком быстро для нормального использования и совершенно ненужно. C1, возможно, придется изменить в зависимости от реле (тестовое реле имеет сопротивление катушки 270 Ом). Если значение слишком мало, реле может дребезжать или, по крайней мере, гудеть, а также, вероятно, будет перегреваться из-за вихревых токов в твердом сердечнике, используемом в реле постоянного тока.Конденсатор следует выбирать на основе значения, которое делает реле бесшумным, но при этом срабатывает достаточно быстро, чтобы предотвратить высокий пусковой ток в случае кратковременного прерывания питания от сети. Показанное значение (220 мкФ) обычно подходит для большинства приложений. Если вы используете колпачок 470 мкФ, время восстановления увеличивается примерно до 250 мс — неплохо, но медленнее, чем должно быть.


8 — Автономный бестрансформаторный источник питания

Если по какой-либо причине использовать трансформатор невозможно, можно использовать схему, показанную на Рисунке 5.При этом используется конденсатор для снижения сетевого напряжения в цепи, и необходимо использовать реле 24 В, чтобы минимизировать потребляемый ток. Хотя можно использовать реле на 12 В, конденсатор (C1) должен быть больше и дороже. Обратите внимание, что C1 должен быть для сети с номиналом X2. R3 и R4 гарантируют разряд крышки при отключении от сети, чтобы снизить риск поражения электрическим током. Два из них используются последовательно для получения удовлетворительного номинального напряжения. Если используется для работы на 120 В, конденсатор C1 должен иметь 2 конденсатора по 470 нФ, включенных параллельно, иначе напряжение питания никогда не достигнет 24 В, и реле может не сработать.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Все цепи находятся на полном сетевом потенциале, и они должны быть закрыты, чтобы предотвратить случайный контакт!

Резистор 1 Вт (R5) используется для ограничения пускового тока на входном конденсаторе X2. По возможности, я всегда рекомендую, чтобы любой резистор, который рассеивает значительную мощность (или имеет высокий импульсный ток), по крайней мере, вдвое превышал ожидаемую рассеиваемую мощность, чтобы обеспечить долгий срок службы и более низкую работу, хотя это, очевидно, не относится к основным резисторам, ограничивающим броски тока.Стабилитрон 24 В обеспечивает ограничение напряжения, если вы решите, что вам нужна большая задержка. Без него напряжение на C2 может достичь опасного уровня с длительным временем задержки, поскольку из выпрямителя не поступает ток. Обратите внимание, что C2 должен быть рассчитан на напряжение не менее 35 В, но C3 может быть рассчитан на напряжение 16 В, если доступно (большинство небольших электрооборудования рассчитаны как минимум на 25 В).

C1 должен быть конденсатором класса X2 переменного тока. Никогда не используйте конденсаторы постоянного тока (независимо от номинального напряжения), поскольку они не предназначены для работы с большим переменным напряжением на них.Хотя можно использовать конденсатор на 630 В постоянного тока с сетью 120 В, это все еще очень плохая идея и может привести к отказу конденсатора. Ограничения постоянного тока на 230 В недопустимы. Колпачки X2 рассчитаны на питание 275 В переменного тока, приложенного непосредственно к колпачку, и они единственные, которые будут одобрены где угодно (включая большинство стран с напряжением 120 В). Диоды могут быть типа 1N4001, потому что у них никогда не будет обратного напряжения более 30В.


Рисунок 6 — Цепь управления «Off Line»

При показанных значениях синхронизации (56 кОм и 10 мкФ) время задержки составляет около 130 мс (смоделировано), но это зависит от порогового напряжения полевого МОП-транзистора и времени, необходимого для зарядки C2.MOSFET 2N7000 симулятора имеет порог 2,8 В, но в реальных частях он сильно различается. MOSFET-транзисторы имеют очень широкий разброс параметров, и в таблице данных указано, что порог может составлять от 800 мВ до 3 В. Вам нужно будет отрегулировать значение R1, чтобы получить требуемую задержку. Обратите внимание, что показан предохранитель , только для источника питания с плавным пуском, а для трансформатора, на который подается питание, необходим отдельный предохранитель.

После отключения питания в идеале реле сразу же отключится, но на практике этого не произойдет.Если C2 не разряжается полностью, и может быть достаточно остаточного напряжения для повторного включения реле в случае кратковременного отключения сети. Однако это неизбежный компромисс, и для обеспечения 100% эффективности схема действительно должна иметь специальную систему разряда. Это значительно усложняет простую схему. Как показано, схема будет сброшена (готова к следующему мягкому запуску) менее чем за 400 мс, но будьте осторожны! Во многих технических паспортах реле указано, что напряжение, которое «должно сработать», составляет около 10% от номинального напряжения, поэтому не может гарантировать срабатывание реле на 24 В до тех пор, пока напряжение на катушке не упадет до 2.4В. Хотя большинство из них (вероятно) будет выпускаться при более высоком напряжении, если вы не проведете тесты, вы никогда не узнаете наверняка.

Я протестировал пару обычных реле на 24 В на включение и выключение напряжения. Эти реле имеют катушку 1,5 кОм, и оба работают при напряжении около 15 В. Один надежно отпускал при 10 В, но другой, который я проверил, оставался под напряжением, пока напряжение на катушке не достигло около 5 В. Это показывает, что они изменчивы, и стоит провести несколько тестов, чтобы вы точно знали, с чем вам нужно иметь дело.


Рисунок 6A — Упрощенная схема управления «Off Line»

Схема на рис. 6А еще больше упрощена, и вариации этой темы распространены по всей сети. Он полагается только на значение C2 для определения времени, и катушка реле получает (относительно) медленный рост напряжения. В случае ухудшения C2 (например, потому, что он рядом с блоком резисторов), время будет уменьшаться, поскольку емкость уменьшается с возрастом. Сопротивление катушки используемого вами реле довольно критично. Сопротивление не должно быть меньше 1 кОм, иначе ни один из блоков питания не сможет обеспечить необходимый ток.Многие реле на 24 В имеют сопротивление обмотки 1,4 кОм и более.

Любая бестрансформаторная конструкция предполагает множество компромиссов, и показанные схемы ничем не отличаются. Из-за питания конденсатора (C1) напряжение растет относительно медленно. Для достижения 24 В с сетью 230 В / 50 Гц требуется около 120 мс, и около 90 мс для 120 В / 60 Гц с удвоенной емкостью. Следовательно, задержка плавного пуска не может быть меньше этого значения, если только вы не допускаете очень сильных пульсаций на линии 24 В постоянного тока.Схема, использующая вспомогательный трансформатор, не имеет такого ограничения, так как полное напряжение достигается всего за пару циклов сетевого питания (~ 40 мс при 50 Гц или 33 мс при 60 Гц).

Схемы на рис. 6 / 6A — это всего лишь два способа сделать это, но есть и другие возможности различной сложности. Невозможно показать их все, особенно те, которые вы можете найти в другом месте, некоторые из которых ждут катастрофы. Я видел в сети много людей, которые определенно относятся к последней категории — хотя они (вероятно) все будут работать при первом включении питания, многие (большинство?) Не имеют никаких условий, гарантирующих, что ограничение хранилища разряжено, и может пройти несколько минут (а иногда и намного больше) после отключения питания, прежде чем схема снова обеспечит плавный пуск.Идея обеспечения быстрого сброса, похоже, не рассматривалась, поэтому они не более полезны, чем горячий термистор.

Любая схема плавного пуска, которая не обеспечивает время сброса менее 1 секунды, является обязательной и не должна использоваться. В идеале система перезагружалась бы мгновенно, но это нереально. В (так называемом) реальном мире мы должны стремиться к тому, чтобы время сброса не превышало, возможно, 150 мс, при этом 500 мс являются (просто терпимым) верхним пределом. Получить надежную задержку и быстрый сброс в простой схеме — непростой компромисс.


9 — Линейное ограничение пускового тока

Технология, которая начинает проникать в импульсные источники питания, предназначенные для светодиодного освещения большой мощности, — это активный ограничитель. Используя полевой МОП-транзистор, можно включать питание контролируемым образом, так что вместо мгновенного приложения напряжения (либо через ограничивающую цепь, либо напрямую) оно повышается с нуля до максимума в течение, возможно, 10-20 сетевых циклов. Такой подход обеспечивает близкий к нулевой броск напряжения трансформатора и ограничивает ток заряда конденсатора.Это довольно дешево и легко добавить к существующей конструкции SMPS, потому что диодный мост уже существует, и это полная система в (обычно) герметизированном модуле, поэтому для реализации требуется только несколько вспомогательных частей.

Сделать это в автономном ограничителе броска тока сложно и недешево. MOSFET и связанный с ним мостовой выпрямитель (чтобы он мог работать с переменным током) должны быть отключены по истечении заданного времени, чтобы минимизировать рассеивание, но как форма ограничения броска тока, вероятно, так хорошо, как вы когда-либо получите.В зависимости от нагрузки кратковременное рассеивание MOSFET-транзистора может быть довольно высоким, и потребуется по крайней мере небольшой радиатор. Схема не особенно сложна, но может пройти довольно много времени, прежде чем MOSFET начнет проводить — это может быть 1-2 секунды, в зависимости от самого MOSFET. Поскольку полевые МОП-транзисторы имеют широкий разброс параметров, либо схема должна быть «самокомпенсирующейся», либо потребуется регулировка для установки рабочих точек между началом проводимости и полной проводимостью.

График на Рисунке 8 показывает, как может выглядеть форма входного тока с двухполупериодным выпрямителем и конденсатором фильтра 10 000 мкФ на выходе трансформатора, как показано ниже. Нагрузка 45 Вт подключена параллельно крышке фильтра. Это концептуально, поскольку он был смоделирован, но не построен, хотя я использовал Variac (быстро раскрученный до полного напряжения), чтобы доказать, что пусковой ток минимален или отсутствует при увеличении напряжения сети. Точный механизм для этого не имеет значения, при условии, что напряжение на трансформаторе плавно повышается в течение разумного периода времени (примерно от 10 до 20 сетевых циклов кажется справедливым компромиссом).Хотя Variac идеален, он, вероятно, слишком большой (и дорогой), чтобы использовать его в качестве устройства плавного пуска в усилителе.


Рисунок 7 — Упрощенный линейный плавный пуск с использованием полевого МОП-транзистора

Схема использует Q1 (MOSFET) для постепенного увеличения напряжения, подаваемого на трансформатор в течение примерно 500 мс. Диоды D3-D6 используются, чтобы гарантировать, что MOSFET получает постоянный ток, а не переменный, и должны быть рассчитаны на ток, достаточный для запуска схемы. T1 — это управляемый сетевой трансформатор, R p — сопротивление обмотки.Цепи управления отвечают за обеспечение изолированного питания генератора рампы и активацию реле байпаса. В полной системе также должен быть текущий мониторинг для обнаружения неисправностей до того, как может произойти какое-либо повреждение цепи.

D1-D2 — главный выпрямитель, C1 (10 000 мкФ) — крышка фильтра, а R L — нагрузка 20 Ом. Трансформатор был произвольно настроен на коэффициент трансформации 10: 1, поэтому выход переменного тока составляет 23 + 23 В (среднеквадратичное значение) при напряжении сети 230 В. К сожалению, в симуляторе, который я использую, невозможно смоделировать насыщение, но покажет смещение входного тока от нуля при включении (при условии включения в худшем случае при переходе через ноль сети).Это очень четкий индикатор того, что в «реальном» трансформаторе произойдет насыщение.


Рисунок 8 — Входной ток плавного пуска полевого МОП-транзистора

Входной ток просто нарастает до максимального значения, установленного нагрузочным резистором, без скачков и возможности насыщения трансформатора. Реле замыкается через 2 секунды (не то, чтобы вы действительно заметили), а форма волны отображается с 1,4 секунды, потому что именно столько времени прошло, прежде чем MOSFET начал проводить с простым генератором линейного изменения, который я использовал.В показанной схеме пиковое рассеивание полевого МОП-транзистора составляет 63 Вт за 1,6 секунды. Среднее рассеивание за период проводимости MOSFET составляет около 25 Вт в течение периода чуть более 500 мс. Хотя вы можете подумать, что небольшой МОП-транзистор TO-220 подойдет, вам почти наверняка понадобится что-то более прочное.

Я также провел испытание на стенде, используя Variac, максимально быстро подняв от нуля до максимума, и никогда не было замечено, что насыщение трансформатора примерно вдвое превышает нормальный ток на холостом ходу .Это хороший результат, но если добавить выделенную схему, чтобы MOSFET делал то же самое, это будет довольно сложно и довольно дорого в реализации.

Форма сигнала сильно искажена из-за нелинейной нагрузки. Вначале форма волны тока в трансформаторе представляет собой (своего рода) прямоугольную волну из-за характеристик проводимости полевого МОП-транзистора, но трансформатору это не важно. Не может быть никаких сомнений в том, что полностью разработанная схема, использующая этот принцип, настолько хороша, насколько это возможно, но, конечно, все сводится к необходимому пространству и конечной стоимости.Есть еще и необходимость. Если приложение не является критическим, вряд ли будут какие-либо требования к чему-либо более продвинутому, чем схемы, показанные ранее, с резистором (или термистором), обойденным реле примерно через 150 мс или около того. Это хорошо используемый метод, который хорошо работает и стоит довольно недорого.


Рисунок 9 — Входной ток плавного пуска с изменяемым изменением частоты

Итак, хотя я не создавал версию MOSFET, я использовал мой Variac для увеличения напряжения .Нагрузка представляла собой конденсатор емкостью 10 000 мкФ с параллельным подключением 16 Ом с тем же трансформатором, который использовался для других стендовых испытаний. Результат показан выше и является почти идеальным поведением при включении. Мне удалось разогнать Variac от нуля до 90% полного напряжения за 11 сетевых циклов, и показан входной ток сети. Он имеет те же характеристики искажения, что и при моделировании, а пиковый входной ток не превышает 1,7 ампер. Ожидается, что пиковый ток полной нагрузки для этой схемы составит около 575 мА RMS, при этом пиковое значение будет около 1.8А по симулятору. Когда я запустил новое моделирование (с использованием схемы на рис. 7) и заменил «реальные» коэффициенты трансформатора на ранее смоделированную версию, я получил почти идентичные цифры с теми, которые я измерил на испытательном стенде. Это результат «учебника» во всех отношениях, с симуляцией и «реальной жизнью» в почти идеальном согласии (хотя при измерении частоты действительно запутались).

Отключение схемы на основе полевого МОП-транзистора может вызвать небольшую проблему.МОП-транзистор будет довольно раздражен, если сеть будет отключена и произойдет индуктивный откат от трансформатора. Самый простой способ решить эту проблему — использовать полевой МОП-транзистор с лавинным номиналом, то есть он предназначен для работы в условиях перенапряжения и использует контролируемый пробой для рассеивания обратной ЭДС. При тщательном выборе, полевые МОП-транзисторы с лавинной номинальной мощностью благополучно выдержат переходные процессы выключения, которые могут быть обнаружены в большинстве трансформаторов. Во время отключения питания реле байпаса также должно быть отключено.Если он сначала выключен, MOSFET прерывает ток, и дуга не может быть создана, что приводит к (электрически) бесшумному переключению.


10 — Ограничение пускового тока управления фазой

У нас еще нет вариантов. Как вы помните, из ранее в этой статье, если питание подается на трансформатор на максимальном пике сигнала переменного тока, бросок тока минимизируется. Если используется схема пикового детектора, не особенно сложно запустить TRIAC для включения питания на пике переменного тока, после чего как можно быстрее сработает реле.Нелинейные нагрузки могут вызвать серьезные проблемы для схем TRIAC и SCR, но идеально подходят для быстрого включения в определенное время.

Хотя этот метод хорошо работает с трансформатором, он противоположен тому, что нам нужно для конденсаторной батареи. Однако при нормальном использовании мы ожидаем, что будет иметь некоторое насыщение трансформатора, и это может быть использовано в наших интересах. Как показано в статье о пусковом токе, трансформатор, который потребляет 18 А или более, если включен при переходе через нуль, потребляет только около 4 А (пиковое значение) при включении на пике переменного тока.Этого небольшого количества насыщения может быть достаточно, чтобы ограничить пиковый ток, потребляемый колпачком (ами) фильтра после выпрямителя.

Если мы сравним пиковый бросок тока коммутируемого трансформатора с плавным пуском на основе резистора, то на самом деле ток будет немного ниже, чем при использовании резистора 50 Ом. Конечно, нам все еще нужно учитывать конденсаторы фильтра, но комбинацию насыщения и конденсаторной нагрузки невозможно смоделировать, поэтому я построил и протестировал схему с коммутацией пиков, чтобы можно было измерить результаты.Я использовал свой тестер бросков тока, чтобы включить сеть на пике формы волны сети. Хотя вы можете (по крайней мере теоретически) получить SSR с пиковым переключением, которые содержат необходимые схемы для надежного срабатывания при пике сети, по большей части вам придется создавать свои собственные, потому что они, похоже, недоступны из обычных торговые точки.


Рисунок 10 — Пиковая схема переключения (с байпасным реле)

Схема управления используется для включения TRIAC, который использует пиковый детектор, чтобы гарантировать, что переключение действительно на пике.Через несколько миллисекунд обходное реле закорачивает TRIAC. При отключении питания реле байпаса должно сработать первым, и сеть отключится, когда ток пройдет через ноль. Никаких дополнительных подробностей не предоставлено, но полная схема реле переключения пиков может быть предоставлена ​​в качестве проекта, если будет достаточно интереса. Выше приведена фактическая схема устройства, которое я тестировал на стенде.


Рисунок 11 — Пиковый коммутируемый входной ток с конденсаторной нагрузкой

Сигнал выше показывает, что пиковый ток равен 8.5A, при включении на пике напряжения в полностью разряженном конденсаторе емкостью 10 000 мкФ. В нем использовался тот же трансформатор, что и для сигнала, показанного на рисунках 3 и 9, но переключаемый на пике сети. Шкала составляет 1 В / А, поэтому пиковое значение 8,5 В означает 8,5 А. Хотя начальный ток определенно высок, он довольно короткий (около 5 мс), и очевидно, что от насыщения сердечника мало эффекта. Без конденсаторной нагрузки пиковый входной ток составляет около 4 А из-за насыщения (включение на пике формы сигнала минимизирует, но не устраняет насыщение ).

Казалось бы, дополнительный вариант (по крайней мере, пока вы не увидите результатов) использовать модифицированную схему диммера (которая должна быть переднего типа). При подаче питания напряжение увеличивается от нуля до максимума с помощью фазового управления и диммера TRIAC. Обязательно отключите диммер, как только закончится период броска, иначе возможны беспорядочные срабатывания и / или электрические помехи — даже при использовании специального трехпроводного диммера (такого, как показано в Project 159).Причина в том, что TRIAC не может сработать, если у него нет тока, а форма входного сигнала сети совсем не подходит для конденсаторного входного фильтра, который используется в 99,9% проектов для любителей (а также во многих коммерческих продуктах).


Рисунок 12 — Входной ток с диммером и конденсаторной нагрузкой

На первый взгляд это кажется разумным и логичным, но на самом деле все обстоит иначе. Форма волны выше показывает, что происходит. Пускового тока как такового нет, но быстрое включение TRIAC приводит к тому, что пиковый ток достигает довольно глупого уровня, пока диммер не включится полностью.Средний ток довольно низкий (его трудно увидеть на графике осциллографа, потому что я хотел показать весь процесс, от нуля до максимума). Пиковый ток 4А, но длительность импульса мала. При низких настройках диммера период проводимости может составлять всего одну или две миллисекунды, что не может быть правильно видно на графике. По мере увеличения настройки диммера пиковый ток падает до тех пор, пока он более или менее не вернется к норме.

По сравнению с Variac (или линейной схемой MOSFET) это довольно некрасиво, и трансформатор гудит, когда напряжение проходит через половину точки.Хотя это не очень красивое зрелище, но в качестве ограничителя бросков пускового тока он действительно работает — мы стремимся поддерживать низкий входной ток, и это достигается. Когда схема срабатывает при низком напряжении (в конце каждого цикла переменного тока), среднеквадратичный ток может составлять всего 400 мА, несмотря на высокий пиковый ток. Хотя это остается вариантом, я бы никогда не использовал его в каком-либо оборудовании. Однако схемы «диммера» TRIAC использовались перед трансформаторами в качестве предварительных регуляторов, и этот метод даже использовался в коммерческом усилителе мощности для модуляции напряжения питания вместе с уровнем сигнала.


9 — Непрерывные нагрузки Усилители мощности

класса A и некоторые другие нагрузки создают большую нагрузку на трансформатор с момента включения. Любой плавный пуск для этого типа нагрузки должен быть тщательно проанализирован, чтобы гарантировать, что броски тока ограничены, и , чтобы цепь включалась нормально. Некоторые могут этого не делать, и если вы не уверены, вам нужно тщательно протестировать, чтобы быть абсолютно уверенным, что опасность не возникает.

ПРИМЕЧАНИЕ: Я настоятельно рекомендую использовать вспомогательный трансформатор или автономный бестрансформаторный источник питания с Усилитель класса А, так как это исключит любую возможность неисправности реле из-за недостаточного напряжения питания при наличии в цепи балластных резисторов.

Из-за того, что усилитель класса A все время работает на полную мощность, при использовании существующего источника питания (от вторичной обмотки) вы не должны опускаться ниже 200% рекомендуемого предела пускового тока. В некоторых случаях будет обнаружено, что даже в этом случае не хватает напряжения для работы реле с входными балластными резисторами в цепи.

Если это так, вы не можете использовать этот метод, или вам придется довольствоваться пусковым током, который, возможно, в 3-5 раз превышает нормальную номинальную полную мощность.Это по-прежнему значительно меньше, чем в других случаях, и помогает продлить срок службы компонентов питания, но является менее удовлетворительным. Вычисления выполняются так же, как и выше, но необходимо некоторое тестирование, чтобы гарантировать надежную работу реле каждый раз. См. Примечание выше.


10 — Строительные заметки

Электробезопасность для таких цепей имеет первостепенное значение. Предлагаемых способов установки входных балластных резисторов нет, так как это зависит от многих факторов.Как уже отмечалось, мощные термисторы NTC являются хорошей идеей, и поскольку они предназначены именно для этого применения, вы можете быть уверены в успехе. Они остынут, как только реле сработает, поэтому их можно снова использовать довольно быстро.

Убедитесь, что ваша проводка обеспечивает длину пути утечки не менее 5 мм и зазор между низким и опасным (сетевым) напряжением при установке резисторов. Если есть свободное место, больше путей утечки и зазоров не причинит вреда и поможет гарантировать, что барьеры электробезопасности вряд ли будут нарушены (например, внутренним мусором в результате взрыва конденсатора — и да, это может и происходит).

Для тех, кто не знает терминов, расстояние утечки — это физическое разделительное расстояние по поверхности (например, печатной плате). ламинат или другой изоляционный материал), а «зазор» — это физическое расстояние в воздухе или «свободное пространство». Свободные расстояния могут быть увеличены за счет использования изоляционного материала (поэтому к требованиям утечки). Любой изоляционный материал должен быть негорючим, если есть вероятность возникновения очень горячих частей, которые могут стать причиной возгорания.Местные правила обычно диктуют, что / не подходит, а диэлектрическая прочность используемого материала должна быть такой, чтобы не допустить электрического пробоя при использовании.

В качестве альтернативы можно приобрести резистор в алюминиевом корпусе с болтовым креплением. Он должен быть выбран для желаемого максимального пускового тока и должен быть рассчитан минимум на 25 Вт и с адекватным номинальным импульсным током. Абсолютно необходима большая осторожность, потому что, хотя резисторы или термисторы находятся в цепи только в течение 100 миллисекунд, неисправность может привести к катастрофе.Поскольку резисторы сильно нагреваются в случае неисправности, а байпасное реле не срабатывает, простое обертывание их термоусадочной трубкой (например) не принесет никакой пользы, потому что она расплавится. Идея состоит в том, чтобы предотвратить чрезмерные внешние температуры, пока резисторы (надеюсь) не выйдут из строя и не выйдут из строя. Метод, используемый с печатной платой P39, снова проще — 3 резистора по 5 Вт устанавливаются на вспомогательной плате, а выводы должны быть изогнуты, чтобы резисторы не выпали, даже если припой расплавится.Я еще не видел и не слышал о неисправности резистора или, что более важно, об угрозе электробезопасности.

Проводка реле не критична, но убедитесь, что расстояние между контактами сети и любой другой частью схемы составляет минимум 5 мм, если вы используете вспомогательный трансформатор. Для всей силовой проводки должен использоваться сетевой кабель, а соединения должны быть защищены от случайного прикосновения. Сохраняйте как можно большее расстояние между любой сетевой проводкой и низковольтной или сигнальной проводкой.

Особенно важны подключения к балластным резисторам. Поскольку они могут очень сильно нагреваться, если реле не сработает, необходимо следить за тем, чтобы вывод не отсоединился при расплавлении припоя, и чтобы припоя было достаточно, чтобы удерживать все вместе, и не более того. Спад припоя может вызвать короткое замыкание на корпус, что подвергнет вас или других пользователей высокому риску поражения электрическим током. В качестве альтернативы можно использовать резьбовой соединитель, который должен выдерживать высокие температуры без плавления корпуса.Доступны керамические винтовые клеммы, и они безотказно выдержат большинство «событий» перегрева.

Не используйте термоусадочные трубки в качестве изоляции для подводящих силовых проводов к балластным резисторам. Трубки из стекловолокна или силиконовой резины можно приобрести у поставщиков электроэнергии и предназначены для работы при высоких температурах. Если вы хотите поэкспериментировать с активной схемой плавного пуска, вы должны убедиться, что она безопасна и надежна. Никаких подробностей схемы здесь не приводится, и маловероятно, что я буду разбираться в этом дальше, так как это слишком сложно для того, что обычно является довольно простой задачей.Мы не стремимся к совершенству, а просто стремимся к простому способу подключения трансформатора к сети без значительного пускового тока.


Заключение

В случае, если вы пропустили это в первый раз: в случае неисправности усилителя или постоянного потребления сильного тока при включении питания предохранитель может не перегореть (или, по крайней мере, может не сгореть достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение) при питании цепи от вторичной обмотки, так как может не хватить мощности для срабатывания реле. Если вам не нравится эта идея — ИСПОЛЬЗУЙТЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР .Предохранитель может перегореть только после замыкания реле, но, по крайней мере, он перегорит. 100 мс — это не так уж и долго.

Эти схемы предназначены для ограничения максимального тока при включении. Если нет мощности для работы реле, балластные резисторы будут поглощать полное сетевое напряжение, поэтому в описанном выше примере резистора будет рассеиваться более 900 Вт! Резисторы выйдут из строя, но как долго они прослужат? Ответ на этот вопрос совершенно неизвестен (но «недолго» — хорошее предположение). Термисторы могут выжить, а могут и не выжить.

Надежность релейной цепи превыше всего. В случае выхода из строя рассеивание балластного резистора будет очень высоким, и он перегреется, что может привести к повреждению. Худшее, что может случиться, — это то, что паяные соединения резисторов расплавятся, что приведет к отсоединению сетевого шнура и замыканию на корпус. В качестве альтернативы припой может осесть и вызвать короткое замыкание. Если вам повезет, балластные резисторы выйдут из строя до того, как произойдет полномасштабное расплавление.

Убедитесь, что сетевые подключения к резисторам выполнены, как описано выше (примечания по конструкции), чтобы избежать любой из очень опасных возможностей.Возможно, вам придется проконсультироваться с местными нормативными актами в вашей стране по вопросам безопасности электропроводки, чтобы убедиться в соблюдении всех законных требований. Если вы построите схему, которая выходит из строя и кого-то убивает, угадайте, кто виноват? Ты!

Можно использовать термовыключатель, установленный на резисторах, для отключения питания, если температура превышает установленный предел. Эти устройства доступны в качестве запасных частей. для различных бытовых приборов, или вы можете получить их у обычного поставщика.Хотя это может показаться желательным вариантом, вполне вероятно, что резисторы выйдут из строя. прежде, чем термовыключатель сможет сработать.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Маленькие металлические пулевидные плавкие предохранители без возврата в исходное положение имеют корпус под напряжением (он подключен к одному из входных проводов). Используйте этот тип с большой осторожностью! Также имейте в виду, что паять эти устройства нельзя. Если вы это сделаете, тепло от пайки расплавит воск внутри термопредохранителя, и это приведет к разомкнутой цепи. Соединения следует использовать гофрированные. или винтовые клеммы.

Здесь представлено несколько схем или идей схем, и вам решать, какую технику использовать. Автономная схема (бестрансформаторный источник питания) — неплохая идея, но может быть сложно гарантировать, что вся проводка под напряжением должным образом защищена от случайного контакта. Поскольку это целая печатная плата, этого может быть довольно сложно добиться. Аналогичные требования предъявляются к активным ограничителям броска тока, большая часть схем которых находится под напряжением сети. Хотя все можно установить в пластиковый ящик, это может стать причиной возгорания в случае серьезной неисправности.Металлический ящик решает эту проблему, но тогда его содержимое должно быть должным образом изолировано (с использованием высокотемпературных негорючих материалов), а ящик заземлен в целях безопасности.


Список литературы
  1. Ametherm SL22 20005 Термистор
  2. AN30.01.en — Указания по применению PULS
  3. Техническое примечание: повторяющиеся пиковые и пусковые токи
  4. Проблемы, связанные с пусковыми токами, вызванные лампами с электронными драйверами, и их устранение
  5. Motorola AN1542
  6. Высокоимпульсные нагрузочные резисторы — Vishay


Указатель статей
Основной индекс
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2017. Воспроизведение или повторная публикация любыми способами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Страница опубликована и © Декабрь 2017 г.


Устройство плавного пуска среднего напряжения для управления двигателем в тяжелых условиях

Что такое устройство плавного пуска среднего напряжения?

Устройство плавного пуска — это электронный контроллер двигателя, используемый в трехфазных асинхронных двигателях среднего напряжения с короткозамкнутым ротором. Во время пуска двигателя устройство плавного пуска регулирует напряжение или ток, подаваемые на двигатель.Характеристики запуска двигателя оптимизируются за счет снижения общего пускового тока при оптимизации крутящего момента, создаваемого двигателем.

Устройство плавного пуска среднего напряжения для управления двигателем в тяжелых условиях — Эксплуатация и специальные применения (на фото: слева: вид спереди панели устройства плавного пуска MV (Aucom, тип «MVS») с открытой дверцей, силовой блок MVS расположен в нижней части; в центре: вид сбоку панели MVS со снятыми панелями; справа: вид спереди типичного устройства плавного пуска MVS)

Эта техническая статья призвана помочь инженерам-электрикам в области среднего напряжения понять, как работает устройство плавного пуска, какие преимущества они предлагают для двигателя контроль и, наконец, основные приложения, в которых они используются.

В качестве примера в схемах использовались устройства плавного пуска Aucom.

Содержание:

  1. Технология плавного пуска
    1. Управление плавным пуском в разомкнутом контуре
    2. Управление плавным пуском в замкнутом контуре
  2. Преимущества использования устройства плавного пуска
  3. Специальные приложения плавного пуска
    1. Пуск двигателя вперед / назад
    2. Пуск с несколькими двигателями
    3. Управление электродвигателем с контактным кольцом

1.Технология плавного пуска

Как указано выше, производительность пуска двигателя оптимизируется за счет снижения общего пускового тока. Остановкой двигателя также можно управлять, снижая выходное напряжение в течение заранее определенного периода времени. Это особенно полезно для устранения гидравлического удара в насосных установках.

В устройствах плавного пуска

используются тиристоры (кремниевые выпрямители, также называемые тиристорами) , расположенные последовательно для каждой управляемой фазы устройства плавного пуска.Это обеспечивает управление фазовым углом формы волны напряжения в обоих направлениях.

Управление напряжением контролирует ток, подаваемый на двигатель. Плавное управление напряжением на клеммах двигателя исключает переходные процессы по току и крутящему моменту, связанные с электромеханическими формами пуска с пониженным напряжением, такими как пускатели со звезды на треугольник или автотрансформаторные пускатели.

Рисунок 1 — Конфигурация SCR (по фазе) Рисунок 2 — Форма сигнала напряжения

Устройство плавного пуска, предназначенное для управления напряжением двигателя, называется контроллером разомкнутого контура .Устройство плавного пуска, предназначенное для управления током двигателя, называется контроллером с обратной связью.

Вернуться к таблице содержания ↑


1.1 Управление плавным пуском с разомкнутым контуром

Контроллеры плавного пуска с разомкнутым контуром не имеют обратной связи с контроллером о пусковых характеристиках и следуют заданным изменениям напряжения, управляемым таймерами. Контроллеры плавного пуска с разомкнутым контуром могут использовать шаг напряжения или синхронизированное линейное изменение напряжения .

Рисунок 3 — Контроллер разомкнутого контура
Управление плавным пуском ступенчатого напряжения

Контроллеры ступенчатого напряжения (также называемые контроллерами на пьедестале ) применяют предварительно установленный уровень напряжения при запуске, а затем переходят к полному напряжению после определенного пользователем периода.Пускатели со ступенчатым напряжением имеют небольшое преимущество перед электромеханическими пускателями с замкнутым переходом и используются редко.

Рисунок 4 — Управление плавным пуском с шагом напряжения

Где:

  1. Начальное пусковое напряжение
  2. Время пуска
  3. Полное напряжение

Регулирование линейного изменения напряжения по времени

Контроллеры линейного нарастания напряжения увеличивают напряжение от заданного пользователем пусковое напряжение до полного напряжения с контролируемой скоростью. Линейное изменение напряжения по времени широко используется в недорогих устройствах плавного пуска .

Рисунок 5 — Регулировка линейного нарастания напряжения по времени

Где:

  1. Начальное пусковое напряжение
  2. Время пуска
  3. Полное напряжение

Пусковое напряжение и скорость линейного нарастания часто упоминаются как регулировка крутящего момента и ускорения, , но плавный пуск может влиять только на крутящий момент и ускорение, а не на точное управление . Скорость ускорения определяется инерцией двигателя и машины.

Для нагрузки с высоким моментом инерции требуется медленное время разгона, если необходимо минимизировать ток.Если пусковое напряжение возрастает слишком быстро, ток может приблизиться к току заторможенного ротора. Низкая инерционная нагрузка требует короткого времени разгона.

Чрезмерное время пуска может привести к недостаточному напряжению для стабильной работы после того, как двигатель достиг полной скорости.

Вернуться к таблице содержания ↑


1.2 Управление плавным пуском с обратной связью

Устройства плавного пуска с замкнутым контуром имеют один или несколько контуров обратной связи, которые контролируют характеристики двигателя . Стартер регулирует напряжение на двигателе, чтобы контролировать контролируемые параметры.

Рисунок 6 — Контроллер с обратной связью

Где: 1 — обратная связь трансформатора тока.

Общие системы с обратной связью:

  1. Постоянный ток или ограничение по току
  2. Временное изменение тока
  3. Постоянное ускорение

1.2.1 Плавный пуск с постоянным током

Пускатели с постоянным током контролируют пусковой ток . Увеличение или уменьшение выходного напряжения увеличивает или уменьшает ток, подаваемый на двигатель.По мере ускорения двигателя сопротивление статора увеличивается, а для поддержания постоянного тока повышается и напряжение. Точное соотношение между напряжением и скоростью зависит от конструкции двигателя.

При использовании пускателя постоянного тока полный крутящий момент доступен, когда двигатель достигает полной скорости.

Важно, чтобы пусковой ток был достаточно высоким для разгона двигателя до полной скорости при любых условиях . Если крутящего момента недостаточно для ускорения в любой момент во время пуска, двигатель продолжит работать на пониженной скорости.Это приведет к перегреву двигателя, если не будет установлена ​​защита от превышения времени пуска.
1.2.2 Плавный пуск с изменением тока по времени

Устройства плавного пуска с изменением по времени увеличивают ток с выбранного уровня пуска до максимального пускового тока с контролируемой скоростью. Это учитывает изменение требований к пусковому крутящему моменту или может обеспечить пониженный пусковой крутящий момент без ограничения максимального пускового момента.

Типичные области применения: конвейеры , которые запускаются при различных условиях нагрузки , и насосы, которым требуется очень низкий крутящий момент на низкой скорости.

Этот метод также подходит для двигателей, работающих от источника питания генератора, поскольку пусковая нагрузка постепенно прилагается к генераторной установке. Это обеспечивает стабильное управление напряжением и частотой генераторной установки во время пуска двигателя.


1.2.3 Плавный пуск с постоянным ускорением

Пускатели с постоянным ускорением или линейным ускорением контролируют скорость двигателя с помощью тахогенератора, прикрепленного к валу двигателя . Подаваемое на двигатель напряжение регулируется для обеспечения постоянной скорости ускорения в течение выбранного времени ускорения.

Цепь ограничения тока также может использоваться для ограничения максимального пускового тока, особенно в приложениях, где существует вероятность заклинивания нагрузки.

Рисунок 7 — Плавный пуск с постоянным ускорением

Где:

  1. Пусковой ток при полном напряжении
  2. Предел тока
  3. Пусковой крутящий момент при полном напряжении
  4. Выходной крутящий момент при ограничении тока
  5. Момент ускорения
  6. Кривая крутящего момента нагрузки

Go назад к таблице содержания ↑


2.Преимущества использования устройства плавного пуска

Электрические преимущества
  1. Минимизируйте уровни пускового тока в соответствии с требованиями приложения. Это снижает общую потребность в электроснабжении.
  2. Устранение переходных процессов при пуске и останове двигателя. Это позволяет избежать провалов напряжения питания, которые могут повлиять на работу другого оборудования и в тяжелых ситуациях вызвать отказ оборудования.
  3. Уменьшите размеры электрических трансформаторов, распределительного устройства и кабеля.
  4. Снижение максимальной платы за спрос со стороны поставщика электроэнергии.

Механические преимущества
  1. Минимизируйте уровни пускового момента в соответствии с требованиями приложения. Это исключает механически повреждающие переходные процессы крутящего момента, связанные с электромеханическими методами пуска.
  2. Плавный, плавный крутящий момент прилагается к нагрузке от вала двигателя. Это может:
    • Уменьшить скачки давления в трубопроводе и гидравлический удар в насосах.
    • Устранить проскальзывание ремня, связанное с нагрузками, приводимыми к ременному приводу.
    • Устранение ударов ремня, связанных с большими ленточными конвейерами.
  3. Сократите время простоя на техническое обслуживание и производство.

Преимущества для приложений
  1. Оптимизация производительности для любой комбинации двигателя и нагрузки.
  2. Плавный останов снижает или устраняет гидравлический удар в насосах.
  3. Простота. Устройство плавного пуска представляет собой комплексное решение для управления двигателем в одном корпусе. Это включает в себя расширенную защиту двигателя, входные / выходные сигналы для дистанционного управления / мониторинга и широкий спектр опций связи.

Вернуться к таблице содержания ↑


3. Специальные приложения плавного пуска

3.1 Пуск двигателя вперед / назад

Работа двигателя вперед и назад требуется для приложений, где необходимо для изменения механическое направление оборудования как часть нормальной работы (например, конвейеры, шаровые и молотковые мельницы, измельчители и режущие машины).

Электрический принцип очень прост.Последовательность фаз (направление) сетевого питания предварительно выбирается с помощью двух электрически связанных переключающих устройств, соединенных параллельно. Выход одного переключающего устройства находится в фазе с питанием от сети, а выход другого переключающего устройства противофазен с питанием от сети.

В установках среднего напряжения эти переключающие устройства обычно представляют собой выкатные выключатели или контакторы с предохранителями. После выбора последовательности фаз сетевого питания двигатель запускается и будет работать в прямом или обратном направлении вращения (также называемом положительным или отрицательным направлением вращения двигателя).

Ввод в эксплуатацию таких приложений обычно выполняется с двигателем, изначально отсоединенным от нагрузки. Если вращение двигателя во время ввода в эксплуатацию противоположно ожидаемому, это можно исправить, поменяв местами любые две входящие фазы питания или любые две выходные фазы двигателя в распределительном устройстве.

Типовая компоновка распределительного устройства среднего напряжения для одиночной системы пуска двигателя вперед-назад (10 кВ ~ 13,8 кВ) с устройством плавного пуска.

Для наглядности трансформаторы тока и реле защиты двигателя не показаны.

Рисунок 8 — Типовая компоновка распределительного устройства среднего напряжения для одиночной системы пуска двигателя вперед-назад (10 кВ ~ 13,8 кВ) с устройством плавного пуска (щелкните, чтобы развернуть диаграмму)

Где:

  • 1 — Электроснабжение
  • 2 — Система сборных шин
  • Q1 — Автоматический выключатель прямого направления
  • Q2 — Автоматический выключатель обратного направления
  • Q3 — Заземляющий выключатель (сторона питания)
  • Q10 — Главный автоматический выключатель (для SST )
  • Q20 — Байпасный выключатель (для SST)
  • Q30 — Заземляющий выключатель (со стороны двигателя)
  • SST — Устройство плавного пуска СН
  • M1 — Асинхронный двигатель СН

Последовательность действий

Очень важно отметить, что последовательность фаз входящего сетевого питания и соединений обмоток двигателя должна быть проверена на предмет правильности мотора. р вращение .

Перед изменением направления работы двигатель необходимо остановить. В выбранное переключение чередования фаз всегда встроена небольшая временная задержка. Обычно это менее 3 секунд, что достаточно для того, чтобы магнитный поток двигателя и, следовательно, любая обратная ЭДС в двигателе уменьшились.

Устройство плавного пуска SST может использовать метод останова выбегом или плавный останов.


Последовательность управления вперед

Перед запуском должны быть разомкнуты выключатель заземления на стороне питания ( Q3 ) и заземляющий выключатель на стороне двигателя ( Q30 ) и должно быть подано питание от сети.

  1. Автоматический выключатель прямого направления Q1 включен. Электрическая блокировка отключает автоматический выключатель обратного направления Q2 от включения.
  2. Устройство плавного пуска получает команду пуска, и главный автоматический выключатель Q10 замыкается.
  3. Устройство плавного пуска выполняет серию предпусковых проверок, затем запускает двигатель в прямом направлении.
  4. Как только двигатель наберет полную скорость, устройство плавного пуска SST блокируется с помощью выключателя Q20 .

Обратный ход управления

Перед запуском в обратном направлении должны быть разомкнуты выключатель заземления на стороне питания ( Q3 ) и заземляющий выключатель на стороне двигателя ( Q30 ) и должно быть подано питание от сети.

  1. Автоматический выключатель обратного направления Q2 замкнут. Электрическая блокировка отключает автоматический выключатель прямого направления Q1 от включения.
  2. На устройство плавного пуска подается команда пуска, и главный автоматический выключатель Q10 замыкается.
  3. Устройство плавного пуска выполняет серию предпусковых проверок, затем запускает двигатель в обратном направлении.
  4. Когда двигатель достигает полной скорости, устройство плавного пуска SST блокируется с помощью выключателя Q20 .

Вернуться к таблице содержания ↑


3.2 Пуск нескольких двигателей

Этот стандартный метод пуска нескольких двигателей среднего напряжения часто используется в водной и горнодобывающей промышленности. Большинство систем управления с несколькими пусками имеют от 2 до 4 двигателей одинаковой мощности.Каждый двигатель запускается и останавливается с выхода электронного пускателя двигателя.

Пускатель обычно представляет собой устройство плавного пуска (SST), при условии, что энергосистема имеет возможность обеспечивать максимальный требуемый ток без каких-либо значительных помех. Рекомендуемый максимальный требуемый ток составляет [4+ (n-1]) x FLC двигателя , где n = общее количество двигателей в системе.

Если мощность питания ограничена, вместо устройства плавного пуска можно использовать частотно-регулируемый привод (VFD).

Когда двигатель достигает полной скорости вращения, он получает питание непосредственно от входной шины. В этом режиме работы для каждого двигателя требуется какая-то защита двигателя. Главный контроллер необходим для управления и контроля всей многозагрузочной системы. Это может быть ПЛК или составная часть пускателя.

Обычно существует два режима работы:

  1. В автоматическом режиме: последовательность пуска и останова может быть предварительно выбрана, и главный контроллер обрабатывает всю процедуру переключения.
  2. В ручном режиме: пускатель отключен, и прямое управление каждым двигателем обеспечивается ручным переключением каждого байпасного выключателя или контактора каждого двигателя.

Вся система основана на переключении в критическое время автоматических выключателей или контакторов, которые обычно являются фиксированными коммутационными устройствами. Выдвижные переключающие устройства часто используются на входе и выходе пускателя для обеспечения физической изоляции. Это позволяет изолировать вход и выход пускателя для обслуживания в случае неисправности.

ВНИМАНИЕ! — В следующем примере показана типичная конфигурация. Для систем пуска с несколькими двигателями доступно множество различных методов управления.

Для наглядности трансформаторы тока и реле защиты двигателя не показаны.

Рисунок 9 — Типичная многозаходная система с 3 двигателями

Где:

  • 1 — Входная шина
  • 2 — Выходная шина
  • M1 — Двигатель 1
  • M2 — Двигатель 2
  • M3 — Двигатель 3
  • A1 — Электронный пускатель двигателя (SST или VFD)
  • A2 — Главный контроллер (ПЛК или часть A1)
  • Q1 — Главный входной автоматический выключатель (выкатной)
  • Q2 — Главный выходной автоматический выключатель (выдвижной)
  • Q10A — Пусковой выключатель двигателя 1 (фиксированный)
  • Q10B — Байпасный выключатель двигателя 1 (фиксированный)
  • Q20A — Пуск двигателя 2 автоматический выключатель (фиксированный)
  • Q20B — Автоматический выключатель байпаса двигателя 2 (фиксированный)
  • Q30A — Автоматический выключатель запуска двигателя 3 (фиксированный)
  • Q30B — Двигатель 3 байпасный автоматический выключатель (фиксированный)

Последовательность работы в автоматическом режиме

В этом примере главный контроллер (A2) был предварительно выбран для запуска двигателей в порядке 1, 2, 3, а затем их остановки в в обратном порядке.

Последовательность управления пуском:

  1. Когда вся система включена для работы в автоматическом режиме, главный входной автоматический выключатель Q1 замкнут.
  2. Главный контроллер ( A2 ) выдает команду запуска системы. Главный выходной автоматический выключатель Q2 замыкается.
  3. Пусковой выключатель двигателя 1 Q10A замыкается, затем после задержки пускатель A1 запускает двигатель 1 и разгоняет двигатель до полной скорости.
    1. Для устройства плавного пуска предполагается полная скорость работы, когда рабочий ток двигателя равен или меньше тока полной нагрузки двигателя
    2. Для частотно-регулируемого привода предполагается полная скорость работы, когда выходная частота достигает частоты питания
  4. Главный останавливает A1 , выключатель двигателя 1 запуска Q10A размыкается и после задержки выключатель байпаса двигателя 1 Q10B замыкается.
  5. Автоматический выключатель пуска двигателя 2 Q20A замыкается, затем после задержки A1 запускает двигатель 2 и разгоняет двигатель до полной скорости.
  6. Главный останавливает A1 , автоматический выключатель запуска двигателя 2 Q20A размыкается и после задержки, байпасный выключатель двигателя 2 Q20B замыкается
  7. Автоматический выключатель запуска двигателя 3 Q30A замыкается, затем после задержки A1 запускает двигатель 3 и разгоняет двигатель до полной скорости.
  8. Главный останавливает A1 , автоматический выключатель запуска двигателя 3 Q30A размыкается, а после задержки размыкается автоматический выключатель байпаса двигателя 3 Q30B .
  9. Главный выходной автоматический выключатель Q2 разомкнут, и последовательность запуска завершена.

Последовательность управления остановкой:

  1. Главный контроллер A2 выдает команду остановки системы. Главный выходной автоматический выключатель Q2 замыкается.
  2. Автоматический выключатель байпаса двигателя 3 Q30B размыкается, и после задержки автоматический выключатель запуска двигателя 3 Q30A замыкается.
  3. Стартер A1 берет на себя управление двигателем 3 и управляет его остановкой (продолжительность останова программируется в A1 ).
  4. Главный останавливает A1 и размыкает автоматический выключатель запуска двигателя 3 Q30A .
  5. Автоматический выключатель байпаса двигателя 2 Q20B размыкается, и после задержки автоматический выключатель запуска двигателя 2 Q20A замыкается.
  6. A1 берет на себя управление двигателем 2 и управляет его остановкой.
  7. Главный останавливает A1 и размыкает автоматический выключатель запуска двигателя 2 Q20A .
  8. Автоматический выключатель байпаса двигателя 1 Q10B размыкается, и после задержки автоматический выключатель запуска двигателя 1 Q10A замыкается.
  9. A1 берет на себя управление двигателем 1 и управляет его остановкой.
  10. Главный останавливает A1 и размыкает автоматический выключатель запуска двигателя 1 Q10A .
  11. Главный выходной автоматический выключатель Q2 разомкнут, и последовательность останова завершена.

Последовательность действий в ручном режиме

В этом примере электронный пускатель двигателя (A1) не используется для управления пуском или остановом двигателя.

  1. Главный входной автоматический выключатель Q1 и главный выходной автоматический выключатель Q2 остаются разомкнутыми
  2. Каждый двигатель запускается вручную в любом порядке.Обычно это осуществляется с помощью кнопки пуска для каждого двигателя, которая напрямую подается на вход главного контроллера ( A2 ).
  3. Каждый двигатель запускается напрямую от сети и получает питание от главной входной шины через байпасный выключатель двигателя ( Q10B, Q20B, Q30B ). В этой схеме предусмотрена защита двигателя с помощью набора трансформаторов тока и специального реле защиты двигателя для каждого двигателя.
  4. Каждый двигатель останавливается вручную в любом порядке. Обычно это осуществляется с помощью кнопки останова для каждого двигателя, которая напрямую подается на вход главного контроллера A2 .Доступна только остановка двигателя на выбеге.

Вернуться к таблице содержания ↑


3.3 Управление электродвигателем с контактным кольцом

Принцип работы электродвигателя с контактным кольцом заключается в том, что внешнее сопротивление ротора обеспечивает необходимый крутящий момент двигателя во время разгона до полной скорости. Когда двигатель приближается к полной скорости, внешнее сопротивление ротора закорачивается, и двигатель работает как стандартный трехфазный асинхронный двигатель.

Старые системы электродвигателей с контактными кольцами обычно состоят из резервуара сопротивления жидкости с электродом или ряда чугунных или проволочных резисторов с переключателем. Эти системы требуют механического вмешательства для запуска двигателя , могут стать механически ненадежными и требуют регулярного обслуживания.

Для запуска двигателя требуется некоторое сопротивление ротора. Это сопротивление ротора (R1) закорочено, когда двигатель близок к полной скорости, с использованием контактора сопротивления ротора K3 . Контактор должен быть AC2 , рассчитанный на ток ротора, указанный на паспортной табличке.

Некоторые устройства плавного пуска среднего напряжения (например, Aucom) используют функцию пуска «Dual Ramp».Это обеспечивает линейное изменение напряжения с контролем постоянного тока, пока сопротивление ротора находится в цепи. Затем следует плавный переход при замыкании сопротивления ротора. Вторая линейная функция напряжения с контролем постоянного тока предназначена для разгона до полной скорости.

Типичная система пуска двигателя с контактным кольцом, использующая устройство плавного пуска для управления, показана ниже.

Рисунок 10 — Типовая система пуска электродвигателя с контактным кольцом с использованием устройства плавного пуска для управления

Где:

  • 1 — Питание от сети
  • K1 — Главный контактор
  • K2 — Байпасный контактор
  • K3 — Контактор сопротивления ротора
  • R1 — Сопротивление ротора (одноступенчатый)
  • SST — Устройство плавного пуска
  • M1 — Электродвигатель с фазным ротором

Последовательность действий
Последовательность управления пуском :
  1. Устройство плавного пуска SST получает команду пуска, и главный контактор K1 замыкается.
  2. Устройство плавного пуска выполняет серию предпусковых проверок, а затем увеличивает напряжение до полного значения с помощью линейного изменения 1
  3. Как только ротор достигает постоянной скорости, напряжение на выходе устройства плавного пуска SST снижается, и контактор сопротивления ротора К3 замыкается, замыкая сопротивление ротора R1 .
  4. Выходной сигнал устройства плавного пуска SST увеличивается до полного напряжения с помощью Ramp 2 , разгоняя двигатель до полной скорости.
  5. Байпасный контактор K2 замыкается, и последовательность запуска завершена.

Определение сопротивления ротора

При использовании устройства плавного пуска для пуска электродвигателя с контактным кольцом следует использовать одноступенчатый трехфазный блок сопротивлений . Для существующей установки с многоступенчатым блоком сопротивлений обычно можно использовать существующее сопротивление конечной ступени.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.