Золотовский Д.В. Плавный пуск электродвигателя. Книга 1
Подождите немного. Документ загружается.
действия с целью снижения механического износа оборудования требуются
от оператора при прямом пуске вентиляторов).
Ударная механическая нагрузка на насосный агрегат при прямом пуске ведёт
к увеличению зазоров в механических соединениях между двигателем,
преждевременному износу соединений «электродвигатель-насосная часть» -
срыв шпонки на валу насосного агрегата, преждевременный износ
подшипников, обрыв муфты или повреждению/деформации рабочего колеса.
Кроме того, прямые пуски электродвигателей насосов создают ударные
нагрузки на запорную арматуру, системы трубопроводов в результате чего
снижается срок службы оборудования и образуются прорывы ветхих
участков труб и мест их соединений - соединительных муфт, фланцев,
происходит значительная утечка воды и требуются значительные расходы на
ремонт водопроводов. Пуск переключением "звезда-треугольник" тоже не
панацея.
ПРЕИМУЩЕСТВА
Наиболее оптимальным техническим решением указанных проблем при
пуске насоса является использование для запуска электродвигателей
устройств плавного пуска (УПП). УПП обеспечивает мягкий, с заданным
темпом плавный пуск электродвигателя насосного агрегата. Благодаря чему
обеспечивается:
• Смягчается гидравлический удар в трубопроводах при пуске и остановке.
• Снижается пусковой ток насосного агрегата.
• Сводятся к минимуму механические напряжения на валу двигателя.
• Защита от слишком низкого тока предотвращает повреждение вследствие
блокирования трубы или в случае недостаточного объема воды.
• Защита от опрокидывания фазы позволяет предотвратить повреждение
вследствие обратного хода насоса.
• Защита от мгновенной перегрузки предотвращает повреждение вследствие
затягивания в насос сторонних включений.
Применение плавных пускателей насоса позволяет избежать всех
перечисленных выше недостатков, снизить затраты труда на
обслуживаниенасосной станции в целом. Таким образом, по аналогии с
энергосбережением при использовании преобразователей частоты,
применение устройств плавного пуска можно назвать “ресурсосберегающей”
технологией, значительной увеличивающей срок службы как самого
двигателя, так и насосного агрегата. Использование устройства плавного
пуска обеспечит насосы : консольные, горизонтальные, погружные,
вертикальные, химические, конденсатные, нефтяные, морские, песковые,
грунтовые, шламовые, массные, фекальные, для взвешенных веществ,
вихревые, питательные, бензиновые, осевые, маслонасосы, дозировоч,
пневмовинтовые - удлинением срока службы.
Плавный пуск компрессора
При пуске компрессора
электродвигатель
преодолевает инерцию покоя
движущихся деталей и
разницу давлений в системе.
Существует несколько
способов облегчения запуска:
плавный пуск компрессора
(постепенное преодоление
инерции покоя), выравнивание
давления в системе с помощью
капиллярной трубки при
остановке, выравнивание давления до и после компрессора байпасированием,
регулирование давления всасывания с помощью регулятора давления в
картере KVL (Danfoss) и это не все. Как и самих разновидностей
компрессоров : Автомобильный, Винтовой, Винтовой воздушный, Вихревой,
Высокого давления ,Мембранный, Низкого давления, Осевой, Поршневой,
Роторно-пластинчатый, Стандартные, Центробежный, Шестеренчатый ....
Существует несколько разновидностей облегченного пуска компрессоров.
Все они предназначены для снижения пусковых токов, величина которых
влияет как на сечение подводимых силовых кабелей и пускателей, так и на
срок жизни самого компрессора. Вот основные виды:
1. Пуск «Звезда-Треугольник», при котором двигатель стартует сначала на
подключении обмоток типа «Звезда» несколько секунд, а затем по таймеру
переключается на «Треугольник», позволяет снизить пусковой ток примерно
в три раза по отношению к прямому пуску. Этот способ часто применяется
для облегчения пуска обычных трехфазных двигателей, мощность которых
выше 5,5 кВт.
2. Пуск «Звезда-Треугольник» с плавным переключением. При
переключении с «Звезды» на «Треугольник» происходит кратковременный
скачок пускового тока.
3. Пуск с байпасом. Используется на поршневых компрессорах, где
устанавливается байпассная линия между нагнетанием и всасыванием
компрессора, которая открывается во время пуска с помощью соленоидного
клапана. На винтовых компрессорах также реализован байпас, но он является
частью системы управления производительностью. При пуске управляющий
золотник находится в режиме минимальной загрузки и компрессор стартует
на 10-20% максимальной мощности.
4. Пуск с частичным включением обмотки компрессора. Используется на
поршневых компрессорах большой мощности.
5. Плавный пуск. На холодильных машинах со спиральными компрессорами,
где на каждый холодильный контур приходится по нескольку компрессоров
(обычно до 4), часто устанавливается устройство плавного пуска только
одного компрессора в каждом контуре. При этом такой компрессор стартует
последним в контуре. Пусковой ток такого компрессора на 30% ниже
стандартного.
В пределах мощности пускового устройства допускается параллельное
подключение двигателей, при этом суммарный ток подключенных
двигателей должен быть меньше номинального тока пускового устройства,
выбранного в функции типа применения. В электрических компрессорных
станциях применяются асинхронные трехфазные двигатели переменного
тока. При прямом пуске этих двигателей, нагруженных на винтовой
компрессор, возникают большие броски тока в питающей сети, которые
превышают более чем в 12 раз номинальный ток двигателя. Этот ток
вызывает перегрузку проводов системы питания предприятия, резкому
провалу напряжения в ней. Возникает высокий вращательный момент
(резкий рывок с места), перегружающий механические части компрессора и
самого электродвигателя. Бросок тока приводит к преждевременному выходу
из строя коммутационных устройств пульта управления (подгорание,
приваривания контактов магнитных пускателей, автоматических
выключателей), нагрев силовых кабелей.
Чтобы избежать этих проблем при эксплуатации, необходимо использовать
устройства плавного пуска электродвигателя компрессора.
Применение устройства
плавного пуска исключает,
или, по крайней мере,
уменьшает связанные с этим
проблемы.
Кроме этого, плавный пуск
компрессора обеспечивает:
-пусковой ток меньше в 2.5–3
раза,
-пусковой момент составляет
одну треть от момента при прямом пуске,
-снижение нагрузки на питающую сеть предприятия,
-увеличение срока службы электродвигателя и компрессора за счет резкого
снижения ударных нагрузок,
-увеличение срока службы устройств коммутации,
-возможность применения силовых кабелей меньших диаметров,
-экономию эксплуатационных затрат.
Плавный пуск компрессоров любых типов обеспечивает безаварийный
режим их работы и возможность отключения в том случае, когда нет
необходимости их работы. Мягкий пуск двигателя, не допускающий ударов и
перегрузок, снижает износ деталей компрессора, обеспечивая его
безотказную работу в течении долгого времени. Использование устройств
плавного пуска компрессорных нагрузок позволяет осуществлять включение
и отключение коммутационной аппаратуры и электродвигателя на нулевом
напряжении, что многократно увеличивает их ресурс.
Пуск асинхронного двигателя от дизель-генератора
Почти все рекомендации по выбору мощности дизель-генератора сводятся
к указаниям, что установленная мощность нагрузки должна составлять 35 -
75% от мощности генератора, реже есть указания на то, что нагрузка может
быть как чисто активной, так и индуктивной; что есть отличия между кВА и
кВт ("Выбор генераторов").
Упоминания о том, что
генераторы могут быть как
синхронными, так и
асинхронными тоже редкость.
И это странно, ведь от типа
применяемой в качестве
генератора электрической
машины зависит
перегрузочная способность
системы!
Асинхронный электрогенератор является идеальным источником тока для
приборов, имеющих активную (омическую) нагрузку: электронагревателей,
сварочных преобразователей, ламп накаливания, электронных устройств,
компьютерную и радиотехнику. Но перегрузка этих генераторов
недопустима, при подключении электромоторов и прочих устройств с
индуктивными нагрузками требуется запас по мощности в 3-3,5 раза.
По сравнению с асинхронными, синхронные генераторы способны
переносить 3-кратные мгновенные перегрузки, а также отличаются более
высоким качеством электроэнергии. Синхронный генератор может
обеспечивать электроэнергией все типы нагрузок без ограничений.
Во всех, проанализированных нами рекомендациях, речь идет о средней
мощности. И все забывают о том, что пусковой ток асинхронного
электродвигателя может во много раз превышать номинальный. Отсюда и
возникают все "прелести" режима пуска двигателя от сети соизмеримой
мощности. В качестве типичного примера рассмотрим пусковой режим
вентилятора при работе от дизель-генератора (объект -
автоматизированный склад одной известнейшей украинской
фармацевтической компании). Имеется дизель-генератор 200 кВА с системой
автоматического регулирования и два вентилятора с асинхронными
двигателями по 37 кВт в системе воздухообмена. При попытке прямого пуска
вентилятора, с открытым вентиляционным каналом, срабатывала система
защиты генератора от перегрузки по току. Защита отключала генератор при
токе в 450 А. Расчётный же пусковой ток двигателя вентилятора мог
достигать и 500 А. (Какая мгновенная мощность потребляется при этом -
можете посчитать самостоятельно.) Вытяжная же вентиляция обязана
включаться без сбоев от системы резервного питания по команде от
промышленного контроллера.
Настройки времени пуска и
начального момента
практически не отличались от
рекомендованных.
Применение устройства
плавного пуска AST2-72-37
кВт исключило срабатывание
системы защиты генератора
от перегрузки по току.
Это означает, что плавный
пуск вентилятора обеспечил:
• Уменьшение пускового тока
и позволил осуществлять пуск
мощных вентиляторов при ограничении максимально допустимой
мощности.
• Защита от опрокидывания фазы позволяет исключить обратный ход
вентилятора.
Самое главное – использование устройств плавного пуска позволяет
уменьшить Ваши капитальные затраты – не нужно покупать генератор
с троекратно завышенной установленной мощностью!
Использование устройств плавного пуска вентиляторных нагрузок дает
возможность осуществлять включение и отключение коммутационной
аппаратуры и электродвигателя на нулевом напряжении, что многократно
увеличивает их ресурс, особенно в сетях с резервными дизель-генераторами
соизмеримой мощности.
Настройка устройств плавного пуска AST2 и AST3
Алгоритм настройки на реальном механизме
Расположение ручек Последовательность действий по
настройке устройств плавного пуска
AST2
1. Установка начального момента
устройств плавного пуска AST2
2. Установите регулятор RAMP-UP в
максимум
3. Установите регулятор RAMP-DOWN
в минимум
4. Установите регулятор TORQUE
(Момент) в минимум
5. Зафиксируйте сигнал "Включить" и
проверьте, начал ли вал двигателя
поворачиваться. Если нет, то
проверните ручку дискретной
установки момента (TORQUE) на
один шаг. Повторяйте эту процедуру
до тех пор, пока двигатель не начнет
вращаться при поданном сигнале
"Вкл"
Установка режима "Толчковый старт"
устройств плавного пуска AST2
Если максимальный крутящий момент еще
недостаточен для запуска двигателя,
необходимо использовать режим KICK
START
1. Установите регулятор RAMP-UP в
максимум
2. Установите регулятор RAMP-DOWN
в минимум
3. Установите регулятор TORQUE
(Момент) в минимум значения KICK
START
4. Зафиксируйте сигнал "Включить" и
проверьте, начал ли вал двигателя
поворачиваться. Если нет, то
проверните ручку дискретной
установки момента (TORQUE) на
один шаг. Повторяйте эту процедуру
до тех пор, пока двигатель не начнет
вращаться при поданном сигнале
"Вкл"
** Положение указателя TORQUE на
красном секторе указывает на выбор
режима KICK START
Установка времени разгона устройств
плавного пуска AST2
1. Установите регулятор RAMP-UP в
максимум
2. Максимальное значение времени
разгона для устройств AST2 -10
секунд
3. Уменьшайте время пуска до
приемлемого значения, принимая во
внимание, что уменьшение времени
влечет за собой рост пускового тока
!!
1. Установка времени останова
устройств плавного пуска AST2
2. Установите регулятор RAMP-DOWN
в максимум
3. Максимальное значение времени
останова для устройств AST2 -10
секунд
4. Уменьшайте время пуска до
приемлемого значения либо
установите в минимум, если в этом
режиме нет необходимости
Пусковой ток. Время разгона и торможения
Типовые значения пускового тока для различных механизмов.
Тип
механизма/Пусково
й ток
300
%
350
%
400
%
450
%
Тип
механизма/Пусков
ой ток
300
%
350
%
400
%
450
%
Мешалка
+
Вентилятор
высокого
давления
Распылитель
+
Шлифоваль-
ный станок
Моечная
машина для
бутылок
+
Гидравличес-
кий блок
питания
Центрифуга
Мельница
Дробилка
Шаровая
мельница
Компрессор (под
нагрузкой)
Молотковая
мельница
Винтовой
компрессор (под
нагрузкой)
Миксер
Винтовой
компрессор (без
нагрузки)
Штабелер
Ленточный
Строгальный
конвейер станок
Роликовый
конвейер
Пресс
Шнековый
транспортер
Скважинный
насос
Конусная
дробилка
Центробежный
насос
Щековая
дробилка
Поршневой
насос
Роторная
дробилка
Грязевый насос
Вертикальная
ударная
дробилка
Пульповый
насос
Корообдирочная
машина
Поворотный
стол
Сушилка
Пескоструйны
й аппарат
Пылесборник
Ленточная
пила
Кромкообработч
ик
Циркулярная
пила
Осевой
вентилятор (с
заслонкой)
Сепаратор
Осевой
вентилятор ( без
заслонки)
Шредер
Центробежный
вентилятор (с
заслонкой)
Резальная
машина
Центробежный
вентилятор (без
заслонки)
Опрокидывате
ль
Предварительная настойка и выбор времен пуска и останова
Вид нагрузки Время процесса
старта (сек.)
Время процесса
остановки (сек.)
Начальное
напряжение
Поворотный
механизм
10 0 30 %
Центробежный
вентилятор
10 0 30 %
Центробежный
насос
10 20 30 %
Центрифуга 10 0 40%
Ленточный конвейер
10 0 40%
Дробилка 10 0 60%
Эскалатор 10 0 30 %
Тепловой насос 10 20 30 %