Новые решения на рынке устройств плавного пуска

Возможности оптимизации расходов и увеличение работоспособности оборудования заставляют современных производителей все больше и больше обращаться к устройствам плавного пуска. И несмотря на то, что это оборудование применяется уже давно, разработчикам удается находить новые возможности для улучшения характеристик оборудования.
Как известно, устройство плавного пуска (УПП) – это электронное устройство, используемое для плавного запуска асинхронных электродвигателей, позволяющее во время пуска контролировать потребляемые двигателем электрические и электромеханические величины (ток, напряжение, момент и т. д.). При этом основными преимуществами плавного пуска являются радикальное уменьшение токов, потребляемых асинхронным двигателем при пуске, а также устранение рывка и усилий, негативно действующих на обмотки, подшипники двигателя и другие части механизма при разгоне.
Значение применения УПП варьируется. В случае конвейеров и транспортных систем применение УПП устраняет рывки при запуске, при этом исключается повреждение продукции при старте; при эксплуатации с насосами оно устраняет гидравлический удар; для вентиляторов и компрессоров – уменьшает износ приводного ремня. При этом в некоторых случаях применение УПП носит рекомендательный характер: например, для центрифуг, дробилок, мельниц и мешалок. Но в любом случае применение УПП уменьшает нагрузку на сеть при запуске двигателя, уменьшает частоту сервисного обслуживания оборудования, увеличивая надежность системы в целом.
Как правило, не возникает необходимости в использовании дополнительных сложных и дорогостоящих функций УПП, к примеру таких, как контроль момента. Основной задачей УПП становится замена устаревших типов пуска (прямой пуск и пуск звезда-треугольник), сделав его более эффективным и надежным.
Все вышеперечисленные особенности были продуманы и реализованы в новой серии устройств от компании Eaton. В первую неделю января компания расширила ассортимент устройств защиты и пуска двигателей (система xStart) и представила новую серию устройств плавного пуска – DS7.

DS7 – простое устройство плавного пуска, управляемое аналогично контактору, которое можно включить в состав пусковой сборки, дополнительно присоединив реле перегрузки (ZB) или автомат защиты двигателя (PKZ, PKE). При этом DS7 имеет набор защит, который не допускает его выхода из строя в процессе работы, а также тиристоры в двух фазах (управление по двум фазам).
Управление двигателем по двум фазам, как известно, ведет к появлению постоянной составляющей в кривой тока разгона двигателя в связи с тем, что одна из фаз постоянно подключена к сети. Поэтому большинство производителей УПП не производят плавные пуски с управлением по двум фазам мощностью более 55 кВт. На больших мощностях негативное влияние становится критичным: оно приводит к вибрациям в двигателе, что в итоге существенно уменьшает срок службы и надежность системы в целом.


«Асимметричное управление»

Компания Eaton, в свою очередь, разработала и запатентовала специальный алгоритм управления двухфазными УПП – «асимметричное управление». Такая система радикально уменьшает постоянную составляющую в кривой тока разгона. При использовании этого алгоритма пуск двигателя от УПП, управляемого по двум фазам, можно сравнить с пуском от УПП с управлением по трем фазам. Инновационное решение позволило практически убрать вибрации при пуске, сделать работу двигателя более плавной и обеспечить больший пусковой момент. Все это позволило расширить ряд мощностей УПП DS7 с управлением по двум фазам до 110 кВт, сохраняя при этом доступную стоимость. На изображениях, приведенных ниже, можно сравнить форму тока в неуправляемой фазе при разгоне двигателя в случае использования традиционных УПП с управлением по двум фазам (рис. 1) и нового УПП DS7 (рис. 2). В первом случае, для традиционных устройств, форма тока формируется произвольным образом; во втором – для УПП DS7 – ток фазы формируется благодаря специальному алгоритму управления двумя комплектами тиристоров, что устраняет компоненты постоянного тока.
Исследования показывают, что при использовании традиционных УПП ток неуправляемой фазы возрастает в 1,5…1,7 раза от минимального тока фазы. Это может приводить к проблемам с автоматическим выключателем двигателя, который должен быть в таком случае настроен на б?льшие уставки токов, при этом защита двигателя становится менее надежной. В случае использования DS7 эти значения уменьшаются до 1,2…1,3 раза, что не приводит к ограничениям в защите.

Рис. 1. Традиционные УПП.
При оценке крутящего момента на валу двигателя необходимо учитывать его пульсации. В случае традиционных УПП в связи с появлением постоянной составляющей в кривой тока момент может сильно колебаться, при этом пики колебаний могут достигать до ±430% от номинального значения момента при фактической скорости двигателя. В случае использования DS7 пики колебания момента не превышают 130%.

Рис. 2. УПП DS7.
Результатом является более плавный пуск двигателя, уменьшение вибраций в двигателе при пуске, что позволяет увеличить его срок службы, более точно подобрать компоненты защиты и увеличить надежность.


Дополнительные возможности

Из дополнительных особенностей УПП DS7 хотелось бы отметить наличие опционального вентилятора, который можно без усилий смонтировать на УПП, количество возможных пусков при этом увеличится в 4 раза/час. Помимо этого, DS7 имеет встроенные байпасные контакторы, которые шунтируют тиристоры после разгона двигателя, уменьшая тем самым потери энергии в самом устройстве, увеличивая его КПД.
В то время как обычные УПП данной категории имеют скромный комплекс защит или не имеют его вовсе, преимущество устройства DS7 заключается в наличии защит самого устройства: индикация возможности перегрева при следующем старте, перегрев устройства, выход из строя тиристора, обрыв фазы питания, выход из строя контактора байпаса. Данные защиты помогают минимизировать возможность выхода из строя самого устройства при эксплуатации. Для защиты устройства от короткого замыкания применяются специальные быстрые полупроводниковые плавкие вставки. Стоит обратить внимание, что для защиты управляемого двигателя необходимо применять дополнительные устройства, такие как автоматы защиты двигателя PKZ, PKE и реле перегрузки.
Уже в ближайшем будущем компания Eaton планирует интегрировать DS7 в инновационную систему SmartWire-DT, что позволит производить удаленную настройку и диагностику устройства.


Пионеры DS7 в России

Несмотря на то, что продукт является новейшей разработкой, он уже протестирован и доказал свою эффективность в нескольких проектах. Первой в России организацией, применившей устройство DS7, стал партнер компании Eaton – ООО «ТОО Промхолод» (проект по модернизации щитов управления «сухих охладителей» в терминале D аэропорта «Шереметьево», г. Москва).
Причиной модернизации стал выход из строя вентиляторов «сухих охладителей». «Прямой пуск» вентиляторов, из-за большой массы вращающихся частей, приводил, через некоторое время, к разрушению крепежных элементов электродвигателей вентиляторов и как следствие к выходу из строя самих вентиляторов. После установки устройств плавного пуска серии DS7 компании Eaton значительно уменьшилась нагрузка на крепежные элементы при пуске двигателя, следовательно, проблема была устранена. При этом уменьшились расходы, связанные с сервисом и ремонтом, и, самое важное, время простоя оборудования по вине поломок вентиляторов свелось к нулю.

На фотографии представлен один из шкафов данного проекта. Щит обеспечивает работу четырех «сухих охладителей», которые имеют по пять вентиляторов каждый, мощность одного вентилятора составляет 13 кВт. В качестве УПП применены DS7-342SX032N0-N. Защитой от перегрузки электродвигателя служит внутренний термистор электродвигателя и автомат защиты двигателя PKZM0-32. Для уменьшения пространства монтажа и увеличения надежности, между плавным пускателем и автоматом защиты установлен соединительный блок PKZM0-XM32DE. Применение клемм BK25/3-PKZ0 и соединительных шин B3.0/2-PKZ0 позволило не только снизить трудозатраты по сборке щита, но и уменьшить тепловыделение внутри шкафа.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *