цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы


Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Автор: Mike(admin) от 5-08-2020, 23:55

Что такое плавный пуск двигателя и зачем он нужен


В современной промышленности используются различные виды машин и механизмов. Асинхронная машина – одна из наиболее часто используемых трехфазных машин переменного тока, которая в процентном соотношении использования составляет почти 70% электродвигателей, используемых в промышленности. Их прочная конструкция и высокий КПД делают их лучшим выбором для любого промышленного сектора. Но им действительно требуются защитные устройства и оборудование, используемые для их безопасной работы, чтобы они могли работать безопасно и предотвращать любое возможное повреждение двигателя, а также увеличить срок их службы. Наиболее важным оборудованием, используемым для трехфазного асинхронного двигателя, является устройство плавного пуска или пускатель двигателя.


Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Пускатель двигателя – это электрическое устройство, которое используется для безопасного запуска и остановки электродвигателя. Он также предлагает защиту от перегрузки по току и защиту от низкого напряжения. Поскольку асинхронный двигатель широко используется в различных отраслях промышленности, им нужен пускатель двигателя, чтобы безопасно запускать и останавливать его. Асинхронные двигатели при запуске потребляют большой ток. Это связано с низким импедансом обмоток двигателя в состоянии покоя.


Это очень важно для безопасной работы асинхронного двигателя. Это связано с низким сопротивлением ротора двигателя в состоянии покоя. Импеданс ротора зависит от скольжения (относительной скорости между ротором и статором) асинхронного двигателя. Скольжение асинхронного двигателя не является постоянным и изменяется во время его работы, поэтому сопротивление ротора также меняется. Оно обратно пропорционально скольжению двигателя.


В состоянии покоя (положение покоя) скольжение асинхронного двигателя максимальное, т.е. равно 1, таким образом, полное сопротивление ротора минимально. Подключение двигателя к источнику питания потребляет огромное количество тока в обмотке статора из-за этого низкого импеданса, называемого пусковым током. Переменный ток в статоре создает вращательное магнитное поле (ВМП), которое наводит ток в обмотках ротора.


Ток ротора генерирует собственное магнитное поле, которое пытается устранить его причину и начинает вращаться в направлении ВМП. Таким образом, ротор испытывает крутящий момент, и по мере того, как его скорость начинает увеличиваться, скольжение двигателя уменьшается (т.е. скорость ВМП ротора приближается к скорости ВМП статора). Поскольку скольжение уменьшается, сопротивление ротора увеличивается, и двигатель начинает потреблять нормальный номинальный ток.


Высокий пусковой ток в 5-8 раз больше номинального тока двигателя при полной нагрузке. Асинхронный двигатель не может выдерживать такое количество тока, так как он может быстро повредить или сжечь обмотки, снижая производительность и срок службы двигателя. Такие высокие токи также могут вызвать резкое падение напряжения в сети, что опасно для других устройств, подключенных к той же линии.


Чтобы предотвратить такой высокий пусковой ток, мы используем пускатели двигателей или устройства плавного пуска, которые на короткое время снижают начальный ток. Когда двигатель набирает определенную скорость, возобновляется нормальная подача электроэнергии. Такие устройства также предлагают защиту от низкого напряжения и сверхтока.


Эти пускатели двигателей обычно используются для двигателей большой мощности. Для малых двигателей мощностью менее 1 л.с. пускатель двигателя не требуется из-за их высокого сопротивления. Тем не менее, им действительно нужна защита от сверхтоков.


В пускателе двигателя используются различные методы запуска двигателя, например:


  • Полное напряжение или техника пуска через линию; он подключает двигатель к полному напряжению источника питания. Используется для небольшого двигателя.
  • Пускатель пониженного напряжения; он снижает напряжение питания во время запуска двигателя, чтобы уменьшить пусковой ток. Устройство плавного пуска использует эту технику для запуска асинхронного двигателя.
  • Многоскоростной стартер. Двигатель спроектирован так, чтобы иметь несколько предварительно выбранных скоростей, которые достигаются за счет конфигурации полюсов (обмоток). Постепенное увеличение скорости снижает пусковой ток.

Устройство плавного пуска – это тип пускателя двигателя, в котором используется метод снижения напряжения для уменьшения напряжения во время запуска двигателя. Устройство плавного пуска предлагает постепенное повышение напряжения во время запуска двигателя. Это позволит двигателю медленно ускоряться и плавно набирать скорость. Это предотвращает любые механические разрывы и рывки из-за внезапной подачи полного напряжения.


Крутящий момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату силы тока, а ток зависит от напряжения питания. Таким образом, напряжение питания можно использовать для управления пусковым моментом. В обычном пускателе двигателя подача полного напряжения на двигатель создает максимальный пусковой момент, который представляет механическую опасность для двигателя.


Таким образом, можно сказать, что устройство плавного пуска – это устройство, которое снижает пусковой крутящий момент и постепенно увеличивает его безопасным образом, пока не достигнет номинальной скорости. Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, устройство плавного пуска возобновляет подачу полного напряжения. Во время остановки двигателя напряжение питания постепенно снижается для плавного замедления двигателя. Как только скорость достигает нуля, происходит отключение подачи входного напряжения на двигатель.


Основным компонентом, используемым для регулирования напряжения в устройстве плавного пуска, является полупроводниковый переключатель, такой как тиристор. Регулировка угла срабатывания тиристора регулирует подачу напряжения через него. Также используются другие компоненты, такие как реле перегрузки, используемые для защиты от перегрузки по току.


В трехфазном асинхронном двигателе два тиристора соединены встречно-параллельно вдоль каждой фазы двигателя, что в сумме составляет 6 тиристоров. Эти тиристоры управляются с помощью отдельной логической схемы, которая может быть дискретным ПИД-регулятором или микроконтроллером. Логическая схема питается от сети с помощью схемы выпрямителя, как показано на следующем рисунке.


Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Помимо выключателей питания и логической схемы, используются другие компоненты защиты, такие как автоматический выключатель или предохранитель, магнитный контактор для изоляции и реле перегрузки для предотвращения перегрузки по току. Байпасный переключатель также используется для восстановления полного напряжения на двигателе, когда он достигает полной номинальной скорости.


Основным компонентом, который используется для управления напряжением в устройстве плавного пуска, является тиристор. Это управляемый выпрямитель, который обеспечивает прохождение тока только в одном направлении, когда к управляющему выводу прикладывается стробирующий импульс, называемый пусковым импульсом


Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Угол пускового импульса определяет, какая часть цикла входного напряжения должна проходить через него. Поскольку переменный ток колеблется между максимальным и минимальным пиками, образуя полный цикл на 360°, мы можем использовать угол импульса включения, чтобы включить тиристор на определенную продолжительность и контролировать подаваемое напряжение. Импульсы могут варьироваться от 0° до 180°. Уменьшение угла импульса увеличивает период проводимости тиристора, что позволяет пропускать через него высокое напряжение.


Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Два таких тиристора соединены встречно для каждой фазы. Таким образом, они могут контролировать ток в обоих направлениях.


Устройство плавного пуска электродвигателя и принцип его работы

Три пары тиристоров, каждая пара для отдельной фазы, используются для управления напряжением для запуска и остановки двигателя. Период проводимости тиристора зависит от угла импульса, управляемого логической схемой. Логическая схема содержит дискретный ПИД-регулятор или простой микроконтроллер, запрограммированный на генерацию импульсов. Контроллер изолирован от питающей сети с помощью оптоизолятора, а выпрямитель используется для питания источника постоянного тока. Импульсы, генерируемые микроконтроллером, подаются на схему включения тиристора, которая усиливает их.


Когда двигатель запускается, контроллер генерирует импульсы для каждого отдельного тиристора. Импульс генерируется на основе пересечения нуля, которое обнаруживается с помощью детектора пересечения нуля. Угол первого запускающего импульса составляет примерно 180° (очень низкий период проводимости), чтобы обеспечить минимальное напряжение. Постепенно после каждого пересечения нуля угол импульсов начинает уменьшаться, увеличивая период проводимости тиристора. Напряжение через тиристор начинает увеличиваться. Следовательно, скорость двигателя постепенно увеличивается.


Как только двигатель достигает своей полной номинальной скорости (при угле 0°), тиристоры полностью шунтируются с помощью байпасного контактора при нормальной работе. Это увеличивает эффективность устройства плавного пуска, поскольку тиристор прекращает работу. Во время остановки двигателя тиристор берет на себя управление и начинает работать в обычном режиме, чтобы снизить напряжение питания.


Байпасные контакторы могут быть внутренними или внешними. Внутренние байпасные контакторы встроены в выключатели питания. Каждый тиристор имеет параллельный байпасный переключатель, который обеспечивает ток в нормальных условиях. Такая конфигурация контакторов занимает мало места, а пускатели имеют компактную конструкцию. В то время как контакторы внешнего байпаса подключены внешне параллельно устройству плавного пуска. Такие устройства плавного пуска бывают громоздкими. Байпасные контакторы не предназначены для отключения или подачи тока в цепь, поэтому это могут быть контакторы с низким номиналом.


Устройства плавного пуска используются в промышленности и больше подходят для двигателей, которые работают с постоянной скоростью. К их областям применения относятся промышленные вентиляторы, конвейерные ленты, двигатели с использованием ремня и шкивов, водяные или жидкостные насосы и т.п.




© digitrode.ru


Теги: плавный пуск




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий