Когда не нужен плавный пуск
Основная задача устройств плавного пуска – решение проблемы чрезмерных пусковых токов, уменьшение электрических и механических перегрузок привода. Но всегда ли нужны подобные устройства?
Мы расскажем о некоторых проблемах, которые могут возникать при использовании УПП (софтстартеров) для запуска асинхронных двигателей. Начнем с очевидного — экономической целесообразности.
Цена
В настоящее время для плавного пуска применяют два вида электронных устройств – УПП и преобразователи частоты. Они имеют много преимуществ перед пуском через контактор, но есть и существенный недостаток – цена. Исходя из ограничения стоимости системы, выбор того или иного способа запуска двигателя должен быть оправдан не только технически, но и экономически.
Применение устройств плавного пуска целесообразно в системах с высокой инерционностью механической части привода (вентиляторы, центрифуги). Однако в некоторых случаях в целях экономии можно применять прямой пуск через контактор либо использовать схему «Звезда-Треугольник».
Снижение момента при пуске
Как известно, момент на валу пропорционален квадрату напряжения питания электродвигателя. Именно пониженным механическим моментом на валу объясняется то, что он раскручивается плавно. Но всегда ли это является преимуществом?
Дело в том, что в некоторых технологических процессах время пуска должно быть минимальным. Например, это касается мельниц и дробилок, где запуск должен происходить рывком, особенно, когда невозможно начать работу на холостом ходу.
При применении устройств плавного пуска в насосных станциях также могут возникнуть неприятные моменты, прежде всего при запуске незаполненной гидросистемы, когда возможно крайне медленное и неполное ее заполнение. Это может привести к образованию воздушных карманов и заиливанию системы.
Однако даже в этих случаях применение УПП целесообразно, если провести правильную его настройку, создать правильную электрическую схему с нужными блокировками и защитами, проинструктировать технологический персонал.
Например, в случае с дробилкой можно получить все преимущества использования устройства плавного пуска, если предусмотреть в технологическом процессе полное опорожнение дробилки перед её выключением. Кроме того, нужно задать минимально допустимое время разгона, а начальное напряжение установить максимально возможным (до 50%). Пуск в обход УПП (через контактор) можно оставить, но использовать только как аварийный режим.
Перегрев
Применение плавного запуска также может быть ограничено из-за возможного перегрева УПП и двигателя. Асинхронный электродвигатель крайне чувствителен к изменению значения питающего напряжения. Производители ограничивают работу двигателя по времени при отклонении напряжения более чем на 5%.
В этом смысле предпочтительно использование преобразователей частоты – в их принцип работы заложено не только изменение напряжения, но и управление частотой питающего напряжения при пуске.
Если частые пуски и длительное время разгона обусловлены технологическим процессом, данный недостаток УПП можно легко обойти на этапе проектирования. Для этого нужно заложить более мощное устройство плавного пуска и двигатель, а также предусмотреть дополнительное охлаждение.
Помеха и реактивная составляющая
При использовании любого электронного силового устройства создается помеха той или иной интенсивности, которая «уходит» в электросеть и в электромагнитное поле.
В результате увеличивается реактивная составляющая и гармоническая нагрузка на питающую сеть.
Поскольку в устройстве плавного пуска происходит обрезание исходной синусоиды с частотой 50 Гц, помеха оказывается более мощной, чем в частотном преобразователе, где частота помехи обусловлена несущей частотой ШИМ.
При пуске мощных двигателей через полупроводниковые устройства создаваемые помехи могут негативно влиять на слаботочные системы (контроллеры, сети передачи данных). Это нужно учитывать при проектировании оборудования в целом.
Для уменьшения помех, выделяемых в сеть, необходимо устанавливать сетевые дроссели и фильтры радиопомех. Кроме того, современные контроллеры успешно работают в сложной помеховой обстановке. Уровень помех уменьшается схемотехнически, производится коррекция ошибок аппаратными и программными методами.
Также для максимальной защиты от помех производители рекомендуют устанавливать на выходе софстартеров и преобразователей частоты моторные дроссели, а питающий кабель экранировать и заземлять.
Работа механики на резонансных частотах
При плавном разгоне механической части привода возможны ситуации, когда система некоторое время работает на резонансных частотах. Это может привести к разрушению подшипников, редуктора и прочих механизмов. Чтобы уменьшить негативное влияние резонансных частот, необходимо прежде всего тщательно центрировать вращающиеся механизмы.
Отметим также, что ударные нагрузки при прямом пуске оказывают гораздо более серьезное влияние, чем кратковременная работа механизмов на резонансных частотах.
Вывод
Недостатки применения устройств плавного пуска проявляются прежде всего там, где произведена их неправильная настройка. В большинстве случаев плюсов применения функции плавного пуска гораздо больше, чем минусов.
Другие полезные материалы:
Электротехнический дайджест. Выпуск №1
Когда нецелесообразно ремонтировать двигатель
Почему греется электродвигатель
Болгарка с плавным пуском на имеющихся запчастях
Люди, часто пользующиеся электроинструментом, иногда сталкиваются со следующей проблемой: двигатель, будь то болгарка, циркулярная пила, рубанок или другая техника, очень резко запускается.
Такой резкий пуск чреват многими неприятностями: во-первых, большой пусковой ток, что не лучшим образом сказывается на проводке, во-вторых, резкий пуск двигателя быстро изнашивает механические части инструмента, в-третьих, снижается удобство использования, при запуске болгарку приходится крепко держать, она так и норовит вырваться из рук. В дорогих моделях уже встроена система плавного пуска, которая легко справляется со всеми этими неприятностями. А если этой системы нет? Выход есть – собрать Мягкий пускатель самостоятельно. Кроме того, его можно будет использовать с лампочками накаливания, ведь чаще всего они перегорают в момент включения. Плавный пуск значительно снизит способность лампочки быстро перегорать.
Схема
В интернете часто встречается схема плавного пуска, построенная на довольно редкой отечественной микросхеме К1182ПМ1Р, которую сейчас не всегда просто достать. Именно поэтому предлагаю для сборки не менее эффективную схему, ключевым звеном которой является доступная микросхема TL072, а вместо нее можно использовать и LM358.
Время, в течение которого двигатель набирает полные обороты, задается конденсатором С1. Чем больше его емкость, тем больше времени уйдет на разгон, самый оптимальный вариант 2,2 мкФ. Конденсаторы С1 и С2 должны быть рассчитаны не менее чем на 50 вольт. Конденсатор С5 – не менее 400 вольт. Резистор R11 будет рассеивать приличное количество тепла, поэтому его мощность должна быть не менее 1 Ватт. В схеме можно использовать любые маломощные транзисторы, Т1, Т2, Т4 имеют структуру n-p-n, можно использовать ВС457 или отечественные КТ3102, Т4 имеет структуру p-n-p, на его место подойдут ВС557 или КТ3107. Т5 – любая подходящая семиэлементная по мощности и напряжению, например, ВТА12 или ТС-122.
Осуществление плавного пуска
Схема собрана на печатной плате размером 45 х 35 мм; печатная плата разведена максимально компактно, чтобы ее можно было встроить в корпус инструмента, что требует плавного пуска. Провода питания лучше припаивать прямо к плате, но если мощность нагрузки небольшая, то можно установить клеммники, как это сделал я.
[20.96 Кб] (Скачиваний: 1067)
Дорожки перед пайкой желательно разорвать, так улучшится их проводимость. Микросхему можно установить в панельку, после чего ее можно будет легко снять с платы. Сначала запаиваются резисторы, диоды, маленькие конденсаторы, и только впоследствии самые крупные компоненты. После завершения сборки платы ее необходимо проверить на правильность установки, прозвонить дорожки, промыть остатки флюса.
Первый запуск и тестирование
После полной готовности платы можно проверить ее на работоспособность. В первую очередь нужно найти маломощную лампочку на 5-10 ватт и через нее подключить 220 вольт к сетевому щиту. Те. плата и лампочка включены в сеть последовательно, а вывод OUT остается неподключенным. Если на плате ничего не перегорает и лампочка не горит, можно подключить схему напрямую в сеть.
Такую же маломощную лампочку можно подключить к выходу OUT для проверки. При подключении он должен плавно набирать яркость до максимума. Если схема исправна, можно подключать более мощные электроприборы. При длительной работе семиэлементник наверняка немного нагреется — в этом нет ничего страшного. Если есть свободное место, не помешает установить его на радиатор.
Во время работы на плате присутствует опасное сетевое напряжение; поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности. Ни в коем случае нельзя прикасаться к деталям платы, когда она подключена к сети. Перед включением убедитесь, что плата надежно закреплена и на нее не попадут металлические предметы, которые могут привести к короткому замыканию. Для надежности рекомендуется залить плату лаком или эпоксидной смолой, тогда ей не будет страшна даже влага. Удачной сборки!
Посмотреть видео работы
Сдвоенные операционные усилители с однополярным питанием
%PDF-1.
