Сегодня будет статья, в которой показан реальный пример использования устройства плавного пуска (мягкого пускателя) на практике.
Что это за устройство, я ранее подробно рассказывал в статье про мягкий пускатель. Напоминаю, что мягкий пускатель и устройство плавного пуска — суть одно и то же устройство. Названия эти происходят от английского Soft Starter. В статье я буду называть этот блок и так, и эдак, привыкайте;)
Моё мнение по пуску асинхронных двигателей, подтвержденное многолетними наблюдениями и практикой. При мощности двигателя более 4 кВт стоит подумать, чтобы обеспечить плавный разгон двигателя. Это нужно при тяжелой инерционной нагрузке, которая как раз и подключается на вал такого двигателя. Если двигатель используется с редуктором, то ситуация полегче.
Простейший и самый дешевый вариант — вариант с включением двигателя через схему «звезда-треугольник». Более «плавные» и гибкие варианты — устройство плавного пуска и преобразователь частоты (в народе — «частотник»). Есть ещё древний способ, который уже не применяется — двухскоростные двигатели.
Кстати, верный признак того, что двигатель питается через частотник — хорошо слышимый писк с частотой около 8 кГц.
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. 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 (так надо по технологии, около 95°С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление.
Всего на котельной два идентичных котла, но во втором установлены частотники на насосы. Котлы (точнее, парогенераторы) вырабатывают пар с температурой более 115 °С и давлением до 14 кгс/см2.
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.
Выбор устройства плавного пуска
Для начала посмотрим на шильдик двигателя:
Двигатель насоса, который подключается к устройству мягкого пуска
Мощность двигателя — 7,5 кВт, обмотки соединены в схему «треугольник», номинальный потребляемый при этом ток — 14,7А.
Вот как выглядела система пуска («жёсткая»):
Система прямого пуска двигателей насосов
Напоминаю, что у нас два двигателя, и запускаются они контакторами 07КМ1 и 07КМ2. Контакторы снабжены блоками дополнительных контактов — для индикации и контроля включения.
В качестве альтернативы было выбрано устройство плавного пуска ABB PSR-25-600. Его максимальный ток — 25 Ампер, так что запас у нас хороший. Особенно, если учесть, что работать придётся в тяжелых условиях — количество пусков/стопов, высокая температура.
Вот наклейка на софтстартере с параметрами:
Soft Starter ABB PSR-25-600 — параметры
- FLA — значение силы тока при полной нагрузке — почти 25А,
- Uc — рабочее напряжение,
- Us — напряжение цепи управления.
Установка софтстартера
Примерил для начала:
Пробная установка блока плавного пуска
По высоте подходит один в один, по ширине тоже, только длина чуть больше, но место есть.
Теперь вопрос по цепям управления. Контакторы в исходной схеме включались напряжением 24 VAC, а наши АББ управляются напряжением минимум 100 VAC. Налицо необходимость промежуточного реле либо изменения напряжения питания цепи управления.
Однако, на официальном сайте ABB я нашёл схему, где показано, что это устройство способно работать и при 24 VAC. Попытал счастья — не получилось, не запускается…
Что же, ставим промежуточное реле, которое приводит напряжение к нужному уровню:
Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей
Вот с другого ракурса:
Пример монтажа системы плавного пуска электродвигателей
Вот и всё. Промежуточные реле обозвал 07КМ11 и 07КМ21. Кстати, они также нужны и для дополнительных цепей. Через них включаются индикаторы, и сухие контакты для внешнего устройства (пока не используются, в старой схеме — оранжевые провода).
Когда хотел управление использовать напрямую, без реле (24 VAC), планировал индикаторы включения пустить через контакты Com — Run, которые теперь остались неиспользованные.
Схемы плавного пуска
Вот исходная схема.
Схема жесткого пуска двигателей, через контакторы (исходная)
А вот как нехитро я изменил схему:
Схема с плавным пуском двигателей на софтстартерах
По настройкам — коротко. Тут три регулировки — время разгона, время замедления, и начальное напряжение.
Можно было бы использовать одно устройство плавного пуска, и контакторы выбора двигателя (переключать одно устройство на два двигателя). Но это усложнит и сильно изменит схему, и понизит надежность. Что для такого стратегического объекта, как котельная, очень важно.
Осциллограммы напряжения
Орешек знанья твёрд, но всё же
мы не привыкли отступать!
Нам расколоть его поможет
киножурнал «Хочу всё знать!»
Собрать схему отверткой всякий может. А для тех, кто хочет увидеть напряжение и понять, какие реальные процессы происходят, без осциллографа не обойтись. Публикую осциллограммы на выходе 2Т1 устройства плавного пуска.
Двигатель выключен. Чистый синус.
Не правда ли, логическая нестыковка — двигатель выключен, а напряжение на нём есть?! Это особенность устройств мягкого пуска. Неприятная и опасная. Да, на двигателе есть напряжение 220В, даже когда он стоит.
Дело в том, что управление происходит только по двум фазам, а третья (L3 — T3) подключена к двигателю напрямую. А так как тока нет, то на всех выходах устройства действует напряжение фазы L3, которое проходит через обмотки двигателя. Та же ерунда бывает и в трехфазных твердотельных реле.
Будьте осторожны! При обслуживании двигателя, подключенного к устройству мягкого пуска, отключайте вводные автоматы, и проверяйте отсутствие напряжения!
Запуск. Тиристоры режут фазу нещадно.
Поскольку нагрузка индуктивная, то синусоида не только режется на куски, но и сильно искажается.
Кстати, рекомендую ознакомиться с осциллограммами на выходе источника бесперебойного питания. Там тоже не всё так однозначно.
Помеха прёт, и это надо учитывать — возможны сбои в работе контроллеров и другой слаботочки. Чтобы это влияние уменьшить, надо разносить и экранировать цепи, устанавливать дроссели на входе, и др.
Двигатель почти включен. Около 90% от энергии синуса.
Фото сделано да пару секунд до того, как включился внутренний контактор (байпас), который подал полное напряжение на двигатель.
Фото корпуса
Ещё небольшой бонус — несколько фото внешнего вида устройства плавного пуска ABB PSR-25-600.
ABB PSR-25-600 — вид снизу
Опция — разъем и крепления для подключения вентилятора охлаждения, в случае больших нагрузок
ABB PSR-25-600 — входные силовые клеммы и клеммы питания и управления
Крепёж на ДИН-рейку. Надежный и качественный, как и вся продукция ABB
Источник: Александр/СамЭлектрик.ру
