Плавний пуск — це метод контролю запуску електродвигуна, при якому швидкість і оберти зростають поступово, а не різко. Це дозволяє зменшити механічні навантаження, знизити споживання енергії та продовжити термін служби обладнання.

Де використовується плавний пуск ?

Більшість виробників, таких як Siemens, Schneider Electric та ABB, рекомендують використовувати плавний пуск для двигунів, починаючи з потужності 15 кВт, щоб забезпечити надійний і плавний запуск обладнання.

Основні сфери застосування плавних пусків такі:

Насоси: допомагає зменшити стрибки тиску у трубопроводах, які можуть спричинити пошкодження насоса або трубопроводів, завдяки контрольованому збільшенню тиску. Зменшення ударних навантажень і стрибків тиску сприяє зниженню зносу насоса та його компонентів, що допомагає продовжити їхній термін служби.

Конвеєри: для зменшення ривків при запуску, що, у свою чергу, позитивно впливає на термін служби стрічки та її компонентів, а також запобігає перекиданню або розсипанню продукції на стрічці, що може призвести до втрат і збільшення витрат на обслуговування

Вентилятори: запуск великого вентилятора завжди викликає великі пускові струми. Плавний пуск зменшує навантаження на механічні частини вентилятора під час запуску, дозволяє поступове збільшення швидкості, що зменшує пікові споживання енергії і знижує витрати на електроенергію. Допомагає уникнути різких коливань в системі, що може запобігти потенційним ушкодженням або порушенням роботи, особливо в системах, де вентилятор критично важливий для підтримки певних умов

Дробарки: зменшує ударні навантаження на компоненти дробарки, такі як зуби, ролики та підшипники, що допомагає зменшити їхній знос і продовжити термін служби обладнання. Допомагає зменшити вібрації і шум, які можуть виникати при різкому запуску дробарки

 

Типи запуску асинхронного двинуна

Перш ніж перейти до принципу роботи плавного пуску, давайте розглянемо принципи дії найбільш популярних методів запуску асинхронного двигуна. Частотний перетворювач до уваги не беремо, так як цей пристрій більше відноситься до регулювання, а ніж до пуску асинхроннго двигуна.

Почнемо з аналізу графіків струму при різних типах запуску.

На зображенні показано графіки струму асинхронного двигуна під час його запуску різними методами. Зупинимося на кожному з методів детальніше:

Прямий пуск (червона лінія)

Характеристика: Прямий пуск передбачає подачу повної номінальної напруги на двигун одразу після його включення. Це призводить до того, що пусковий струм досягає свого максимального значення, яке може бути в 6-8 разів більше номінального струму двигуна.

Графік: Червона лінія показує високий пусковий струм, який поступово знижується до робочого рівня.

Переваги: Прямий пуск є простим у реалізації та дешевим.

Недоліки: Високі пускові струми можуть викликати перенапруги в мережі, зношувати механічні компоненти та підвищувати навантаження на електричні системи.

Пуск "Зірка-Трикутник" (синя лінія)

Характеристика: При запуску методом "Зірка-Трикутник" на початковому етапі обмотки двигуна з'єднуються за схемою "Зірка", що знижує напругу на обмотках до 58% від номінального значення. Після того, як двигун досягає певної швидкості, обмотки перемикаються на схему "Трикутник", подаючи повну напругу.

Графік: Синя лінія показує, що пусковий струм спочатку є значно меншим порівняно з прямим пуском, але під час перемикання з "Зірки" на "Трикутник" відбувається різкий стрибок струму.

Переваги: Знижує пусковий струм і механічні навантаження.

Недоліки: Перемикання може викликати короткочасні піки струму, що також може бути проблематичним для мережі.

Плавний пуск (зелена лінія)

Характеристика: Плавний пуск здійснюється за допомогою пристроїв, які поступово збільшують напругу на двигуні, забезпечуючи плавне нарощування швидкості обертання. Цей метод дозволяє контролювати пусковий струм і мінімізувати механічні удари.

Графік: Зелена лінія демонструє поступове збільшення струму, який плавно досягає робочого рівня, без різких стрибків.

Переваги: Забезпечує мінімальні пускові струми, знижує механічні навантаження, продовжує термін служби обладнання та підвищує енергоефективність.

Недоліки: Вимагає використання спеціальних пристроїв плавного пуску, що може бути дорожчим у порівнянні з іншими методами.

Робочий струм (чорна пунктирна лінія)

Характеристика: Чорна пунктирна лінія представляє номінальний робочий струм двигуна, який підтримується після завершення пуску.

Порівняння: Всі методи пуску зрештою приводять до встановлення цього рівня, але методи зменшення пускового струму знижують навантаження на систему.

Принцип роботи плавного пуску двигуна

Ось як працює плавний пуск:

Зменшення початкової напруги: На початку пуску на двигун подається знижена напруга, що зменшує пусковий струм і відповідно крутний момент.

Плавне підвищення напруги: Протягом певного часу (від декількох секунд до хвилини, в залежності від налаштувань) напруга поступово підвищується до номінального значення. Це забезпечує плавне збільшення швидкості обертання двигуна.

Контрольоване нарощування крутного моменту: Зі збільшенням напруги крутний момент також поступово зростає, що дозволяє уникнути різких механічних навантажень на приводні механізми.

Повна напруга на двигун(bypass): Наприкінці пускового процесу, коли двигун досягає номінальної швидкості, вмикається байпас контактор і двигун працює у звичайному режимі.

За рахунок чого плавний пуск регулює напругу двигуна ?

Плавний пуск регулює напругу, що подається на двигун, за рахунок використання силових напівпровідникових компонентів, таких як тиристори або IGBT (біполярні транзистори з ізольованим затвором). 

Тиристори або IGBT: Ці компоненти керують напругою, поданою на двигун, шляхом зміни кута відсічення (фази) прикладеної напруги. Вони починають пропускати струм лише у певний момент напівперіоду змінного струму, що призводить до зменшення ефективної напруги на виході.

 

На початку пуску тиристори або IGBT відкриваються пізніше у кожному напівперіоді, що зменшує напругу на двигуні. З часом кут відсічення зменшується, дозволяючи все більшій частині напівперіоду проходити через тиристори, тим самим поступово збільшуючи напругу на двигуні.

На що слід звернути увагу при виборі плавного пуску ?

При виборі плавного пуску для асинхронного двигуна необхідно враховувати кілька ключових аспектів, щоб забезпечити ефективність, надійність і тривалість експлуатації обладнання. Основні фактори, на які слід звернути увагу:

Параметри двигуна

Перед вибором плавного пуску обовязково перевірте дані на шильдику двигуна

Зверніть увагу на наступне:

Номінальна потужність і струм: Плавний пуск має відповідати номінальній потужності (кВт або к.с.) та номінальному струму двигуна. Переконайтеся, що вибраний пристрій може витримати пусковий струм двигуна.

Напруга живлення: Важливо, щоб плавний пуск був розрахований на ту ж напругу живлення, що й двигун (наприклад, 380 В, 480 В і т.д.).

Тип навантаження

Момент інерції: Для різних типів навантаження (наприклад, насоси, вентилятори, конвеєри) потрібні різні профілі пуску. Навантаження з великим моментом інерції потребує довшого часу пуску і більш плавного набору швидкості. Тому більшість відомих виробників таких як SIEMENS (3RW), ABB(PSTX), Schneider Electric(Altistart), Danfoss (MCD) мають у своєму портфоліо різні серії плавних пусків. Зазвичай вони поділяються на стандартні та для важких пусків

Частота пусків: Якщо двигун часто запускається і зупиняється, потрібно вибрати плавний пуск з можливістю витримувати часті пуски без перегріву.

Функціональні можливості

Регулювання параметрів пуску: Переконайтеся, що плавний пуск дозволяє налаштовувати час пуску, стартову і кінцеву напругу, а також обмеження струму. Це забезпечить гнучкість у налаштуванні пуску під конкретні умови експлуатації.

Функція м'якої зупинки: Деякі плавні пуски мають функцію плавного зупину, яка запобігає різкому зниженню швидкості двигуна і знижує механічні навантаження на обладнання.

Наявність вбудованого bypass контактора: зазвичай всі відомі світові виробники у своїх плавних пусках вже мають інтегрований bypass контактор, але деякі бюдженті виробники, з метою здешевлення своєї продукції їх не встановлють, тому вам може бути необхідний зовнішній bypass контактор.

Захисні функції

Захист від перевантаження: Плавний пуск повинен мати вбудований захист від перевантаження, що запобігає пошкодженню двигуна в разі виникнення несправностей.

Захист від короткого замикання: Наявність захисту від короткого замикання підвищує безпеку експлуатації.

Тепловий захист: Контроль температури двигуна і пристрою плавного пуску є важливим для уникнення перегріву.

Тип керування

Керування по трьох фазах або двох фазах: керування по трьох фазах забезпечує більш рівномірний і плавний пуск, але є дорожчим. Вибір між цими типами залежить від бюджету і вимог до надійності.

Інтеграція з системами автоматизації: Якщо планується інтеграція з системою автоматизації (наприклад, PLC), переконайтеся, що плавний пуск підтримує необхідні комунікаційні протоколи (наприклад, Modbus, Profibus, Profinet).

Умови експлуатації

Температура і вологість: Переконайтеся, що плавний пуск може працювати в умовах температури і вологості, які будуть на місці встановлення.

Пилозахищеність і вологозахищеність: Вибір пристрою з відповідним ступенем захисту (IP) важливий для роботи в середовищах з пилом, вологою або агресивними хімічними речовинами.

Виробник і підтримка

Надійність виробника: Оберіть пристрій від надійного виробника з хорошою репутацією.

Наявність сервісу та підтримки: Важливо, щоб виробник чи постачальник забезпечував технічну підтримку і доступ до запасних частин.

Висновок

Використання плавного пуску для асинхронного двигуна є доцільним та економічно обґрунтованим рішенням, яке дозволяє значно підвищити ефективність і надійність роботи електродвигунів. Завдяки поступовому збільшенню напруги і контролю пускового струму, плавний пуск знижує механічні навантаження на обладнання, зменшує споживання енергії та продовжує термін служби двигунів і пов'язаних з ними компонентів. Інвестиції в сучасні системи плавного пуску окупаються за рахунок зниження експлуатаційних витрат, мінімізації простоїв і забезпечення стабільної роботи обладнання, що є критично важливим для багатьох промислових процесів.

Якщо вам необхідно вибрати або налаштувати плавний пуск, спеціалісти компанії A2M завжди готові допомогти вам у цьому, забезпечуючи найкращі рішення для ваших потреб.