Перейти к содержимому 
Проблема пусковых токов
Одним из недостатков асинхронных двигателей является их высокий пусковой ток, который при запуске может превышать номинальный уровень в 8 и более раз. Это связано с их конструктивными особенностями — при подаче стандартного напряжения двигатель пытается сразу выйти на полную мощность. Особенно сильно это проявляется при прямом запуске через линейный контактор.
Во многих производственных системах крайне важно, чтобы запуск оборудования проходил плавно, без резких рывков и ударов. Это особенно актуально для машин с высоким моментом инерции, таких как тяжёлые маховики, нагруженные конвейеры, мощные насосы и вентиляторы.
Таким образом, высокая величина пускового тока и большой инерционный момент нагрузки, прикреплённой к валу двигателя, часто требуют применения специальных методов для снижения воздействия на сеть.
В ряде стран законодательство запрещает включение мощных электродвигателей прямым подачей напряжения, чтобы избежать скачков напряжения, сетевых помех и перегрузок. Такой запуск может негативно повлиять на других потребителей и даже привести к аварийным ситуациям.
Обеспечение плавного запуска двигателя
Как работает устройство плавного пуска
В базовой комплектации УПП включают три основных настройки: время разгона, время торможения и начальное напряжение пуска.
При запуске двигателя начальное напряжение регулируется настройкой уровня пускового напряжения, обычно составляющего от 30% до 80% от номинала. Это напряжение корректируется тиристорами, которые пропускают ток только на часть полупериода напряжения сети. Угол открытия тиристоров регулирует напряжение на двигателе, а значит, и величину тока и создаваемого им крутящего момента.
В ряде ситуаций требуется высокий начальный момент, чтобы двигатель мог начать вращение. Однако для уменьшения пускового тока начальное напряжение устанавливают на минимально возможном уровне.
Чем больше время разгона, тем меньше пусковой ток, но его оптимальное значение обычно составляет 10–20 секунд, в зависимости от характеристик нагрузки. Если время разгона слишком велико, тиристоры могут перегреваться. Оптимальное время разгона определяется временем достижения двигателем номинальных оборотов и рабочего тока. Когда разгон завершен, срабатывает байпасный контактор, встроенный в УПП или установленный отдельно. В рабочем режиме двигателя ток идет только через байпасный контактор, и тиристоры больше не участвуют в процессе.
При сигнале на остановку байпасный контактор выключается, и тиристоры начинают плавно снижать угол открытия, уменьшая напряжение до нуля. Если нет необходимости в контролируемом замедлении, время торможения можно минимизировать (0–2 секунды), что уменьшает нагрузку на тиристоры и улучшает тепловой режим оборудования. В этом случае двигатель останавливается естественным образом, как при обычном контакторе. Если же важно избежать гидроудара или обеспечить плавное замедление объектов, функция плавного торможения окажется полезной.
Некоторые УПП также позволяют управлять крутящим моментом, конечным напряжением при остановке, номинальным током и ограничением пускового тока. Современные устройства часто оснащены ЖК-дисплеем и кнопками управления для настройки десятков параметров, позволяя адаптировать УПП под конкретные требования.
Схема подключения
В устройстве плавного пуска (УПП) можно выделить две основные части: силовую и управляющую.
Силовая часть предназначена для пропуска рабочего тока двигателя. Питание поступает на силовые клеммы L1, L2, L3 (или R, S, T), проходя через тиристоры или байпасный контактор, и подается на двигатель через выходные клеммы T1, T2, T3 (U, V, W).
Управляющая часть схемы отвечает за функции запуска и остановки. Управляющие цепи обычно питаются напряжением от 24 до 220 В, которое может подаваться извне либо генерироваться самим устройством.
С помощью УПП можно организовать плавный пуск двигателя с функцией реверса, добавив реверсивный контактор в соответствии с классической схемой. При этом важно установить блокировку, чтобы исключить реверс во время вращения двигателя, что защищает устройство от возможных аварий. Включение УПП и запуск двигателя возможны при подаче питания как на управляющие, так и на силовые цепи, что удобно при дистанционном управлении. Однако необходимо учитывать, что подача питания на УПП может вызвать немедленный запуск двигателя, поэтому для обеспечения безопасности важно предупредить обслуживающий персонал.
Защита
В недорогих УПП зачастую отсутствует встроенная защита от таких факторов, как перегрузка по току, перегрев или короткое замыкание. В таких случаях рекомендуется устанавливать дополнительные устройства защиты и подключать УПП в соответствии с рекомендациями производителя.
Защитные элементы могут включать:
- Мотор-автомат для защиты двигателя.
- Полупроводниковые предохранители или автоматические выключатели с характеристикой «В».
- Тепловое реле для защиты от перегрева.
Даже если УПП оснащено всеми необходимыми защитными механизмами, желательно на вводе питания и в цепях управления устанавливать автоматические выключатели или предохранители для дополнительной безопасности. Также важно предусмотреть защиту от коротких замыканий и межвитковых повреждений в обмотках двигателя, а также установить аварийный контактор, который отключит питание устройства при срабатывании аварийного реле или нажатии кнопки аварийного останова.