В настоящее время уже не приходится сомневаться в преимуществе плавного пуска электродвигателей перед прямым пуском или различными видами псевдо-мягкого пуска, такими как переключение со звезды на треугольник, использование автотрансформатора и др. О технико-экономической целесообразности применения устройств плавного пуска написано много статей. В данной статье рассмотрены технологии плавного пуска, применяемые в современных электронных устройствах мягкого пуска (или софт-стартерах). Благодаря своим преимуществам (минимальновозможный пусковой ток, отсутствие бросков тока и момента, комплексная защита электродвигателя, коммуникационные возможности и т. д.) метод понижения напряжения c помощью полупроводниковых ключей, управляемых микропроцессором можно считать лучшим решением для запуска двигателя.
Электронные устройства плавного пуска по своему принципу действия делятся в основном на четыре различных категории:
1. Регуляторы пускового момента
Регуляторы пускового момента контролируют только одну фазу трехфазного двигателя. Управление одной фазой может обеспечить контроль пускового момента двигателя, но пусковой ток снижается при этом незначительно. Ток, текущий по обмоткам двигателя, почти равен току при прямом пуске и не контролируется пускателем. Такой ток протекает по обмоткам двигателя в течение более длительного времени, чем при прямом пуске, поэтому может вызвать перегрев двигателя. Регуляторы пускового момента не могут использоваться там, где необходимо снижение пусковых токов, обеспечение частых пусков, а также для пуска высокоинерционных нагрузок.
2. Регуляторы напряжения без обратной связи по току
Регуляторы напряжения без обратной связи по току автоматически изменяют выходное напряжение в соответствии с заданным пользователем временем пуска и не имеют сигнала обратной связи от двигателя. Они отвечают стандартным требованиям по электрическим и механическим характеристикам, предъявляемым к софт стартерам, и могут управлять напряжением как в двух, так и во всех трех фазах двигателя.
Процесс пуска определяется пользователем путем задания начального напряжения и времени нарастания напряжения до номинального значения. Многие из таких приборов обеспечивают также ограничение пускового тока, но обычно такое ограничение основано на снижении напряжения в процессе пуска. Обычно такие регуляторы обеспечивают и управление замедлением, плавно снижая напряжение при остановке и, увеличивая, таким образом, его продолжительность.
Двухфазные регуляторы напряжения без обратной связи снижают пусковой ток во всех трех фазах, но ток при этом оказывается несбалансированным. Регуляторы, изменяющие напряжение в одной фазе, также имеют ограниченные возможности регулирования времени пуска, однако из-за перегрева двигателя могут использоваться только при легких нагрузках. (Схема 1).
3. Регуляторы напряжения с обратной связью по току
Регуляторы напряжения с обратной связью являются развитием устройств, описанных выше. Они получают информацию о токе двигателя и используют ее для приостановки увеличения напряжения в процессе пуска при достижении током предельного значения, заданного пользователем. Информация о токе используется также для организации различных защит, например, от перегрузки, дисбаланса фаз, электронного теплового реле и т.д. (Схема 2).
Регуляторы напряжения с обратной связью могут использоваться как комплексные системы пуска двигателя.
4. Регуляторы тока с обратной связью
Регуляторы тока с обратной связью являются наиболее прогрессивными устройствами плавного пуска. Эти приборы в первую очередь регулируют ток, а не напряжение. Прямое управление током обеспечивает более точное управление пуском, а также более простую настройку и программирование софт-стартера. Большинство параметров, требующих установки при программировании регуляторов напряжения, в регуляторах тока устанавливаются автоматически.
Ведущие компании-производители устройств плавного пуска, как правило, выпускают различные модельные ряды приборов, относящиеся к разным категориям регуляторов и попадающих в разные ценовые диапазоны.
Таким образом, например, поступает Новозеландская компания AuCom Electronics, специализирующаяся на разработке и производстве устройств мягкого пуска более 25 лет и являющаяся одним из мировых лидеров в этой области. Компания в настоящее время выходит на Российский рынок с приборами нескольких серий с использованием технологии последних трех категорий плавного пуска, описанных выше.
Первая категория мягкого пуска в модельном ряде AuCom отсутствует ввиду ее низкой технической состоятельности.
Ко второй категории плавного пуска — регуляторы напряжения без обратной связи — относится серия CSX . Это компактные софт стартеры, обеспечивающие плавный пуск и остановку трехфазных асинхронных двигателей мощностью до 110 кВт и напряжением питания от 200 до 575 В переменного тока.
Третья категория плавного пуска — регуляторы напряжения с обратной связью — представлена серией CSX — i. Конструктивно серия аналогична CSX, но помимо плавного пуска и останова двигателя софт-стартеры CSX — i имеют расширенный пакет защит, таких как защита двигателя от перегрузки и перегрева, защита от затянутого времени пуска, защита от перекоса и неправильного чередования фаз, и др.
Устройства обеих серий имеют встроенный шунтирующий контактор и дополнительные коммуникационные модули Modbus RTU, Profibus, DeviceNet.
Серия IMS 2 — продвинутые устройства мягкого пуска, обеспечивающие комплексное управление с широким набором режимов разгона, торможения и защиты асинхронных двигателей мощностью до 1000 кВт (1575 А) и напряжением питания от 200 до 690 В переменного тока. Серия IMS 2 относится к четвертой категории — регуляторы тока с обратной связью и базируется на последних достижениях в области мягкого пуска. Широкие функциональные возможности приборов и высокие эксплуатационные характеристики позволяют адаптировать их практически для всех типов и характеров нагрузки двигателя. К этой же категории относятся софт стартеры серии MVS, которые предназначены для работы с высоковольтными двигателями с номинальным током от 80 А до 325 А и напряжением питания от 2,3 до 11 кВ переменного тока.
В заключение можно отметить, что знание особенностей и принципа действия устройств мягкого пуска позволяет более осознанно подойти к выбору и достигнуть оптимального технического результата при минимальных затратах в каждом конкретном применении.
Продукция AuCom распространяется дистрибьюторской сетью и представлена сервисной сетью более чем в 50 странах мира, в том числе в России компанией СТОИК ЛТД и ее партнерами.
Александр АНТИПИН,
менеджер по продукции ООО «НПО «Стоик ЛТД».
