Jak funguje softstartér elektromotoru?

Přímý start vysokonapěťového elektromotoru je doprovázen 6-8násobným rázem startovacího proudu, vytvářejícím elektromagnetický nárazový moment přenášený přes hřídel motoru na hnaný mechanismus. Během 15. 20 % doby zrychlení elektromotoru obsahuje tento moment vynucené a volné složky ve formě střídavého momentu s amplitudou až 4 jmenovitých momentů motoru (obr. 1). Výsledné velké střídavé elektrodynamické síly ve vinutí statoru vedou ke zhoršení izolace sekcí a ohýbání předních částí vinutí v důsledku vzájemného posunutí vodičů. Střídavý točivý moment způsobuje vibrace jak samotného elektromotoru, tak i hnaného mechanismu. V důsledku toho rázová zatížení vedou ke zničení a porušení izolace vinutí statoru elektromotorů, vyhoření mezicívek, vyhoření výstupních konců, zlomení hřídelů, spojek, převodovek a další problémy. Rytmus výroby je narušen a produkce hotových výrobků se snižuje, podniky mají vysoké náklady na opravy vadných zařízení.

Nepříznivě působí i nárazové proudové rázy v napájecí síti, které vedou k velkým poklesům napětí, což negativně ovlivňuje stabilitu ostatních spotřebičů.

Problém eliminace rázového rozběhového zatížení a v důsledku toho zvýšení provozní spolehlivosti a odstranění omezení počtu startů a zastavení jednotek s vysokonapěťovými elektromotory, jakož i snížení poklesů napětí, lze vyřešit použitím zařízení UBPVD vyvinutých v náš institut pro bezrázové spouštění vysokonapěťových elektromotorů.

V závislosti na zatěžovací charakteristice hnaného mechanismu lze použít dvě verze zařízení: UBPVD-VTs (VM) a UBPVD-S (SR, SR2).

Zařízení UBPPV-VTs je určeno pro bezrázový pozvolný rozběh vysokonapěťových asynchronních a synchronních elektromotorů mechanismů s charakteristikou zátěžového momentu „ventilátor“ (kvadraticky závislá na otáčkách) (odstředivé kompresory, čerpadla, ventilátory, odsavače kouře, odsavače a další podobné mechanismy). Zařízení vyrobené na principu tyristorového regulátoru napětí (obr. 2) zajišťuje omezení rychlosti nárůstu a hodnoty rozběhového proudu elektromotoru změnou úhlů náběhu tyristorů prostřednictvím pulzně-fázového řízení. systém (PPCS). Během stanovené doby rozběhu elektromotoru se napětí na vinutí statoru plynule zvyšuje z nuly na jmenovitou hodnotu. Startovací proud se plynule zvyšuje s daným omezením proudu, aniž by vznikaly rázové elektromagnetické momenty, které negativně ovlivňují elektromotor a mechanismus.

Zařízení UBPPV-VTs s digitálním řídicím systémem poskytuje:

• kontrola provozuschopnosti tyristorů před spuštěním motoru;
• plynulý nárůst proudu motoru na hodnotu počátečního limitu proudu, což zajišťuje, že se motor začne pohybovat;
• vytvoření stanoveného limitu proudu v čase pro zajištění zrychlení elektromotoru;
• zaznamenání konce zrychlení a vydání signálu k zapnutí vysokonapěťového spínače, který na konci zrychlení připojí motor přímo k síti;
• sledování doby zrychlení motoru a vydání signálu k zastavení startu, pokud je překročena stanovená doba zrychlení.

Zařízení UBPPV-VTs mají 4 nastavitelné počáteční nastavení omezení proudu s jednotnou stupnicí od 1,0 do 4,0 I_nom poskytnout možnost nastartovat několik motorů různého výkonu pomocí jednoho zařízení, dále nastavitelné nastavení doby zrychlení do 60 s, volitelnou na dálku, stejně jako komunikaci přes vysoce výkonné rozhraní RS-485 pro možnost dálkového ovládání z automatizovaného systému řízení procesů.

Zařízení UBPPV-VM je navrženo s využitím konceptu distribuovaného systému a skládá se ze čtyř inteligentních modulů: modulu centrálního procesoru a tří fázových regulátorů připojených k centrálnímu procesoru prostřednictvím optických kanálů a zajišťujících řízení tyristorů každé fáze. Výhodou této konstrukce je výrazně zvýšená spolehlivost a životnost systému. Vzhledem k tomu, že všechny moduly mají jak autodiagnostické prostředky, tak i schopnost monitorovat adekvátnost signálů svých „sousedů“, lze poruchu kteréhokoli modulu snadno odhalit a jsou přijata opatření k zamezení vzniku havarijního procesu. Ani úplná destrukce modulu centrálního procesoru při startu nevede k nouzovým režimům ve výkonové části zařízení – do 20 ms jsou tyristory vypnuty přeživšími moduly distribuovaného systému.

Zařízení UBPPVD-VM poskytuje:

• průběžné sledování provozuschopnosti finálních kaskád tvarovačů impulsů;
• sledování zdravotního stavu všech tyristorů s možností zobrazení jejich stavu na ovládacím panelu nebo monitorech automatizovaného řídicího systému;
• blok po bloku řízení napájecích napětí;
• monitorování stavu optických spojení mezi uzly zařízení;
• sledování přítomnosti komunikace mezi moduly inteligentního systému;
• předstartovní řízení tyristorů v přítomnosti vysokého napětí;
• diagnostika ostatních poruch;
• elektronická ochrana:
  • maximální proud;
  • časový proud;
  • z překročení stanovené doby startování motoru;
  • z výpadku fáze hlavních obvodů a spouštění částečné fáze;
  • z nesprávné funkce tyristorů;
  • z nesprávné funkce zařízení pro generování řídicích impulsů tyristoru;
  • ze zvýšení napětí v elektrické síti;
  • z poklesu napětí v elektrické síti;
  • z poruchy sekundárních napájecích zdrojů;
  • z nesprávné rotace fází elektrické sítě.

  

  Zařízení UBPVD-S je určeno pro frekvenční spouštění synchronních elektromotorů používaných jako pohon servopohonů s obtížnými startovacími podmínkami, jako jsou kulové mlýny, turbokompresory vysokého agregátového výkonu, ventilátory s velkými setrvačnými hmotami, čerpadlo-kompresory s velkým počátečním momentem odporu. Je vyroben podle obvodu se závislým tyristorovým proudovým měničem a poskytuje:

  • startovací moment motoru až 1,3 M_nom (M_nom — jmenovitý moment motoru);
  • frekvenční regulace s plynulým nárůstem otáček, automatické udržování požadovaného krouticího momentu na hřídeli motoru a odběr proudu maximálně 1,5 I_nom.

  Dvouokruhový řídicí systém zařízení zrychluje v širokém rozsahu časů rozběhu s vytvořením požadované trajektorie.

  Digitální řídicí systém zařízení je založen na signálovém procesoru.

  Na Obr. Obrázek 5 ukazuje schéma závislého tyristorového měniče, který zahrnuje třífázový proud omezující reaktor TOP, třífázový vysokonapěťový tyristorový usměrňovač B, vyhlazovací reaktor CP a závislý tyristorový střídač I. Motor startuje na frekvenci režim ovládání se zapnutým buzením. Do frekvence 5 Hz je nucené spínání invertorových tyristorů prováděno přerušením proudu tyristory usměrňovače B. Následně EMF motoru postačuje pro sepnutí tyristorů invertoru a ty přejdou do přirozeného spínacího režimu.

  

  Zvýšením napětí usměrňovače motor zrychlí na synchronní otáčky a po synchronizaci EMF motoru a síťového napětí se zapne spínač Q_ш, připojení motoru k síti přes proudově omezující tlumivku RT (obr. 6) a šuntování zařízení UBPVD-S.

  

  Zařízení UBPPVD-S implementuje funkce logického ovladače a možnost programově nastavovat nastavení parametrů zařízení. Uživatel může provést softwarovou korekci regulátorů, zvolit křivku rozběhu, omezení proudu, dobu zrychlení, nouzové zastavení a vytvořit trajektorii brzdění.

  Zařízení UBPVD-SR(SR2), které mají vylepšené chlazení výkonových modulů, jsou určeny pro regulaci otáček vysokonapěťových synchronních motorů v rozsahu otáček od 15 % do 100. Navíc u mechanismů s charakteristikou momentu zatížení ventilátoru, elektromotor musí mít rezervu chodu 20-25% vzhledem k výkonu požadovanému mechanismem a pro elektromotory mechanismů se zatěžovacím momentem nezávislým na otáčkách (kulové mlýny, naložené dopravníky a další mechanismy) je nutné dodatečné chlazení.

  Systém regulace otáček na bázi zařízení UBPPVD-SR(SR2) se závislým proudovým měničem, který využívá fázově řízené tyristory, je 3-5x levnější než frekvenční měniče na bázi IGBT nebo IGCT zařízení, méně složitý, a proto spolehlivější a snadněji ovladatelný.

  Za účelem snížení nákladů byl vyvinut a ve velkém množství projektů úspěšně implementován koncept bezrázových startovacích systémů (SBS) několika elektromotorů připojených k jedné nebo více sekcím sběrnice z jednoho zařízení UBPVD. SBP umožňuje přímé i střídavé bezrázové spouštění libovolného zvoleného elektromotoru pod řízením regulátoru, což eliminuje možnost nouzových situací spojených s chybným jednáním obsluhy.

  

  Systém měkkého startu umožňuje:

  • střídavý měkký start téměř neomezeného počtu jednotek;
  • snížit startovací proudy elektromotorů;
  • zlepšit provozní podmínky elektrických zařízení pod proudem;
  • zajistit možnost racionálního a ekonomického využití zařízení.

  Použití SBP umožňuje dosáhnout výrazných úspor oproti možnosti spouštění každého elektromotoru z individuálního zařízení UBPVD. Například při spouštění 4 elektromotorů snižuje použití SBP náklady na měkký start jednoho elektromotoru téměř 3krát.

  Pro měkký rozběh vysokonapěťových elektromotorů bez rázů se v závislosti na řešeném problému doporučuje:

  • pro asynchronní a synchronní elektromotory mechanismů se zatěžovací charakteristikou „ventilátor“ použijte zařízení na bázi tyristorového regulátoru napětí UBPPVD-VTs (VM), které zajišťují odstranění rázových rozběhových zátěží a omezení rozběhového proudu na konci zrychlení při úroveň 2,5 I_nom dveře;
  • pro synchronní motory mechanismů s obtížnými startovacími podmínkami použít zařízení UBPPVD-S na bázi závislého proudového měniče, zajišťující zrychlení elektromotoru proudem maximálně 1,5 I_nom dv.

  A. G. MATISON, technický poradce JSC VNIIR.

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