Elektromotorové softstartéry (UPP, Softstartér): jak je navržen a funguje, jak vybrat, schéma zapojení, typy

Měkký start se používá k omezení zapínacího proudu (vysoký proud v krátké době) při zapnutí elektrických spotřebičů.

Měkký rozběh se používá v napájecím systému výkonných zařízení, zejména elektromotorů (zejména s rotorem nakrátko), halogenových žárovek, napájecích zdrojů, usměrňovačů s velkými kondenzátory a dalších zařízení schopných odebírat proud mnohonásobně větší než je jmenovitý proud v době spuštění. Nárazový proud hrozí přetížením sítě a může spustit nadproudovou ochranu.

Softstartér SIRIUS 3RW40 pro standardní aplikace pro pozvolný rozběh a brzdění třífázových asynchronních motorů

Softstartéry se dříve vyráběly pomocí pasivních odporových a indukčních prvků zapojených sériově do proudového obvodu pomocí ručních spínačů, elektromagnetických relé, spouštěčů nebo stykačů. V současné době jsou implementovány mikroprocesorem řízenými systémy výkonové elektroniky.

Zařízení pro měkký start elektromotoru (softstartér) nejen vám umožní snížit náběhový proud v okamžiku startu. Jsou také schopny zajistit kontrolu přetížení, a tím prodloužit životnost zařízení a řídit jeho vypnutí maximální rychlostí, což je také důležité (viz – Proč potřebujete měkký start elektromotoru).

Elektronický systém softstartérů pro asynchronní motory nakrátko se skládá z modulu výkonové elektroniky na bázi tyristorů nebo triaků a systému pro spínání tyristorů ve správný okamžik ve fázi v závislosti na odebíraném proudu nebo výchozím nastavení maximálního rozběhového proudu. .

Když softstartér obdrží povel ke spuštění, zpočátku nechá nižší napětí, než je napětí, na kterém motor běží. Napětí se pak automaticky zvyšuje, dokud motor nepřijme správné provozní napětí.

Můžete nastavit vhodný čas pro změnu napětí z nastaveného na provozní. Velkému, silně zatíženému motoru často trvá déle, než se hladce rozběhne. Menší motor lze nastartovat rychleji.

Softstartéry jsou v podstatě moderní tyristorové regulátory napětí s mikroprocesorovým řízením.

Kritéria, která je třeba vzít v úvahu při výběru softstartéru

V první řadě si při výběru softstartéru dejte pozor na maximální proud elektromotoru při nejvyšší zátěži, maximální počet startů za hodinu a hodnotu napájecího napětí.

Zhruba lze provozní režimy softstartérů podle hodnoty rozběhového proudu rozdělit do následujících tří:

• Snadný. Startovací proud nepřesáhne trojnásobek jmenovité hodnoty a startovací čas nepřesáhne 20 sekund. Ve snadném režimu můžete spustit: šroubové a odstředivé kompresory, odstředivé ventilátory, čerpadla, pohony dopravníků, různé vrtačky a soustruhy.
• Těžký. Náběhový proud dosahuje 4,5 jmenovité hodnoty. Týká se to zařízení s výrazným momentem setrvačnosti, jejichž rozběh trvá až 30 sekund. Jedná se o kompresory pod zátěží, nárazové drtiče, vertikální dopravníky, navijáky, pily, lisy, cementová čerpadla atd.
• Zvláště těžké. V tomto režimu může být startovací proud více než 6krát vyšší než jmenovitá hodnota a zrychlení může trvat velmi dlouho. Patří sem: šnekové drtiče, pístová čerpadla, různé odstředivky, kulové mlýny, pásové pily, vysokotlaké ventilátory pod zátěží, odlučovače kapalin atd.

Dále budeme zvažovat různé vlastnosti softstartérů, jejich funkce, jejichž přítomnost nebo nepřítomnost by měla být věnována pozornost při výběru konkrétního modelu pro řešení konkrétního dříve známého problému.

Důležitou vlastností softstartéru je jeho schopnost řídit proud. V jednoduchých zařízeních se napětí postupně zvyšuje, až je dosaženo jeho jmenovité hodnoty, a to obvykle stačí pro světelné startovací podmínky.

V některých případech je však důležité omezit výkon přímo, což je důležité zejména při použití generátorů s nízkým výkonem nebo slabých vedení, kde i při krátkodobém přebytku kritického výkonu hrozí nebezpečí havárie.

Dalším kritériem výběru může být funkce přemostění, to znamená odpojení spouštěcí jednotky od silového obvodu spuštěním stykače, takže na konci spouštěcí fáze neprotéká provozní proud zařízením, ale přímo do zátěž, aby nedošlo k přehřátí triaků startovacího zařízení.

To platí pro výkonné zátěže. Někdy je funkce stykače vestavěna, někdy je vyžadován externí stykač, spouštěný signálem, který je k němu přiváděn.

Schéma zapojení pro softstartér

Typické schéma zapojení softstartéru pro jeden směr otáčení se síťovými a bypassovými stykači je na obrázku. Zařízení je vyrobeno na bázi tyristorového regulátoru napětí.

Schéma zapojení pro softstartér pro jeden směr otáčení motoru

V závislosti na počtu regulačních fází jsou softstartéry třífázové a dvoufázové. Dvoufázové jsou rozměrově menší a levnější, hodí se do lehkého provozu. Pro časté starty je však lepší a spolehlivější použít přímo třífázové, zajišťující úplnou symetrii provozních režimů všech tří fází.

Podle způsobu ovládání se spouštěcí zařízení dělí na analogová a digitální.

Digitální mají flexibilnější ovládání a snadno poskytují mnoho dalších ochranných funkcí, zatímco analogové mají omezenou funkčnost, ovládají se potenciometry a externí řídicí systémy vyžadují připojení dalších komponent.

Elektronická ochrana proti přetížení je důležitou součástí každého softstartéru. Dále lze zařadit ochranu proti překročení doby rozběhu, ochranu proti fázové nesymetrii, změně natočení fáze, podproudu, podfrekvenční ochraně atd.

U některých modelů je možné připojit termistor zabudovaný ve vinutí motoru. Je důležité nezanedbat vstupní jističe, aby bylo zařízení chráněno v případě zkratu.

Existují modely se schopností nastartovat motor na snížené otáčky kvůli pseudofrekvenčnímu řízení, kdy je v zařízení přednastaveno několik snížených otáček a nelze je upravit. Provoz v těchto režimech je časově omezený a funkce slouží pouze k odladění zařízení před zahájením provozu.

Mnoho modelů má funkci brzdění, když je na vinutí motoru přivedeno konstantní napětí (dynamické brzdění). To je nezbytné pro systémy s aktivním zatížením, jako jsou šikmé dopravníky nebo výtahy, kde při absenci brzdy bude pohyb systému pokračovat, což často není žádoucí.

U některých mechanismů je užitečný start nakopnutím, což je funkce krátkého dodání plného síťového napětí, aby se mechanismus vytlačil z místa, aby mohla plynulá akcelerace pokračovat. Tato doplňková funkce se nachází u některých modelů softstartérů.

U čerpacích a ventilátorových zařízení může být užitečná funkce snížení napájecího napětí při nízké zátěži, což nepoškodí normální provoz mechanismu.

Přístup k výběru softstartéru tedy může být založen na porovnání specifických požadavků s výše uvedenými kritérii. Dodavatelé často poskytují program pro výběr zařízení pomocí přibližných výpočetních algoritmů, což také usnadňuje výběr.

Hlavními ukazateli však jsou:

• počet startů za hodinu,
• délka startu,
• jmenovitý proud,
• požadované proudové omezení,
• délka zastávky,
• možnost posunu,
• teplota a další podmínky provozního prostředí.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Soft-Starter (doslova softstartér) je zařízení určené k zajištění plynulého rozběhu asynchronního střídavého motoru za účelem snížení špičkového zatížení motoru a napájecí sítě, v tuzemské technické terminologii se mu říká softstartér (zkráceně SSD).

Tedy: UPP, zařízení pro měkký start, softstartér, softstartér, relé softstartéru, softstartér jsou všechny stejné.

Odkud rostou nohy nebo problémy s přímým startem

Jednoduchost konstrukce, nízká cena a vysoká spolehlivost asynchronního elektromotoru s rotorem nakrátko* z něj udělaly nejběžnější měnič elektrické energie na energii mechanickou.

Spolu se zřejmými výhodami mají asynchronní elektrické stroje řadu nevýhod, z nichž nejvýznamnější je vysoký rozběhový proud při přímém spouštění (přímé připojení motoru k napájecí síti pomocí klasického spouštěče).

Tato nevýhoda se projevuje v „propadu“ sítě, kdy při startování elektromotoru dojde k vypnutí jističů, blikání světel a vypnutí některých relé a stykačů, elektrocentrála se zastaví, jinými slovy síť vyžaduje proud, který nemůže poskytnout.

Důvody vysokého rozběhového proudu mají kořeny ve fyzikálních principech činnosti asynchronního motoru, ale to je téma na úplně jiný článek. Zaznamenáme pouze, že násobek rozběhového proudu může dosáhnout 5 jmenovitého provozního proudu. Zajímavé je, že vysoký rozběhový proud neznamená vysoký rozběhový moment motoru.

Dalším typickým problémem přímého startování motoru je „trhavý“ start, který vede k na první pohled nepostřehnutelným následkům: hydraulické rázy, škubání v mechanismu, prokluzování řemenů, rychlé opotřebení ložisek, prokluzování kol pohyblivých podvozků, vysoké opotřebení a tření v převodovkách.

*Věděli jste, že konstrukci asynchronního elektromotoru s rotorem ve veverkové kleci vyvinul slavný ruský elektrotechnik polsko-ruského původu Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij a nechal si na něj patentovat v roce 1889. Konstrukce se ukázala být natolik dokonalá, že se dodnes zásadně nezměnila!

Softstartér nebo frekvenční měnič

Někdy dochází k záměně dvou tříd různých zařízení, která mají podobnou funkcionalitu.

• Softstartéry jsou určeny ke snížení startovacích proudů elektromotorů a špičkové spotřeby energie v elektrických sítích; převádějí napětí přiváděné do vinutí elektromotoru pomocí speciálních výkonových klíčů – tyristorů (nebo kontraparalelně zapojených tyristorů).
• Zatímco frekvenční měniče (FC) převádějí frekvenci a napětí přiváděné do vinutí elektromotoru, konečným cílem tohoto převodu je plynulá regulace rychlosti otáčení výstupního hřídele motoru.

Ano, frekvenční měnič má možnost pozvolného rozběhu elektromotoru, ale je to mnohem složitější zařízení. Obecně se frekvenční měnič skládá z diodového výkonového usměrňovače, LC filtru, měniče na drahých IGBT modulech, PWM řídicího systému, automatického řídicího systému a má významný matematický výpočetní aparát.

Proč bychom si tedy neměli plést UPP a PC? Už jen proto, že náklady na druhé jsou alespoň 2-3krát vyšší a se zvýšením výkonu zařízení se rozdíl v nákladech zvyšuje. Například frekvenční měnič INSTART o výkonu 37 kW je 4x dražší než softstartér podobného výkonu, odpověď se sama nabízí: pokud se cíl regulace otáček výstupního hřídele motoru nevyplatí, ale je potřeba zajistit měkký start a bezpečnost mechanismů, tak proč přeplácet.

Souhrnná tabulka charakteristik UPP

Vybrat UPP náhodně nebo nepřeplatit?

Pro efektivní použití softstartéru je důležité provést správný výběr zařízení podle jmenovitého výkonu, nezapomenout na charakteristiky zátěže, různé úkoly vyžadují různé startovací charakteristiky a lze je obecně rozdělit do tří kategorií:

1. Normální provoz vyžaduje hodnotu rozběhového proudu ne větší než 3,5xIn, přičemž doba rozběhu může být v rozsahu 10-20 s;
2. Těžký provoz se vyznačuje přítomností momentu odporu na hřídeli motoru a vyžaduje rozběhový proud až 4,5xIn a dobu zrychlení až 30 s;
3. Velmi těžký provoz se vyznačuje startovacím proudem až 5,5xIn a dlouhou dobou zrychlení.

Výše uvedené poskytuje doporučení pro průmyslové použití některých modelů UPP:

Softstartéry řady SSI INSTART jsou skutečně univerzálními tahouny, mají 6 režimů spouštění motoru, umožňují omezit startovací proud na 500 % jmenovitého a čas pozvolného startu až 60 sekund. INSTART SSI je ideální pro kategorii mechanismů s těžkým rozběhem drtičů (kompresory, naložené dopravníky).

Navíc plně třífázový řídicí obvod, vestavěné funkce ochrany zátěže a komunikační rozhraní MODBUS RTU.

Softstartéry CSX, CSX-i jsou určeny k regulaci procesů spouštění, zrychlování, brzdění třífázových asynchronních motorů o výkonu až 110 kW. Modely se liší funkčností. První je vybaven funkcemi pro sledování napětí v daném čase (napěťová rampa), druhý má navíc vestavěné funkce pro ochranu zátěže a hlídá proudové zátěže (proudová rampa, proudové omezení). Volitelně jsou k dispozici komunikační rozhraní.

CSX, CSX-i jsou vhodné pro kategorie mechanismů s lehkými a normálními startovacími podmínkami (nezatížený pásový dopravník, odstředivá čerpadla a ventilátory).

Pozitivní je, že řady UPP CSX a CSX-i nevyžadují použití externího stykače; oba modely mají vestavěný bypass stykač.

Softstartéry EMX3, EMX4 jsou jako dvě dvojčata a příliš se od sebe neliší, lze jen říci, že EMX4 je nový model, vyvinutý na bázi EMX3, má ještě kompaktnější tělo, má nové ovládací a ochranné funkce a navíc je doplněn o nový designový prvek – použití vestavěných rozšiřujících desek.

Obě zařízení mají fantastickou míru omezení startovacího proudu až 600 % jmenovitého proudu a dobu zrychlení až 180 sekund. Zařízení s takovými charakteristikami je vhodné použít pro kategorie mechanismů s velmi těžkým startovacím režimem, jako je kladivový nebo kulový mlýn.

Kompaktní a lakonické UPS ONI SFA zahrnuje modelovou řadu až do 45 kW. Ovládací panel zaujme svou jednoduchostí; pouze 3 ovládací prvky vás nedonutí strávit dlouhou dobu zjišťováním nastavení. ONI SFA je ideální pro lehká zatížení, jako jsou odstředivá čerpadla, různé míchačky, vrtačky a soustruhy. Má vestavěný bočníkový stykač.

Použití softstartéru umožňuje odstranit problém „sag“ v napájecí síti, snížit mechanické dopady na motor a hnací mechanismus, eliminovat hydraulické rázy, zvýšit spolehlivost výrobních cyklů a prodloužit životnost hlavních výrobních aktiv podniku.

Tento článek slouží pouze pro informační účely. Obraťte se na specialisty společnosti RusAvtomatizatsiya pro výběr softstartéru použitelného pro vaši kategorii výrobního zařízení.

Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki