11. Преимущества устройств плавного пуска по сравнению с традиционными пусковыми устройствами

Устройства пуска, принцип действия которых основан на переключении обмотки статора двигателя со звезды на треугольник, являются недорогими, однако их эффективность ограничена. Наиболее существенные ограничения следующие:

• отсутствует контроль за изменением пускового тока и момента двигателя;

• при переключении обмотки со звезды на треугольник могут возникнуть высокие значения тока и момента, что может послужить причиной перегрузок и повреждения оборудования.

Высокие значения тока и момента возникают в связи с тем, что при переключениях ЭДС двигателя может оказаться в противофазе с напряжением сети, в результате чего могут возникнуть ток и момент двигателя, значительно превышающие их значения при пуске.

Пусковые устройства с автотрансформатором обеспечивают некоторые возможности контроля тока и момента двигателя по сравнению с переключением со звезды на треугольник. Однако при таком пуске напряжение прикладывается на обмотку двигателя скачкообразно.

К недостаткам автотрансформаторного пуска можно отнести:

• высокие значения переходных моментов и токов двигателя, обусловленных скачкообразным изменением напряжения на зажимах статора;

• ограниченное число ступеней переключения выходного напряжения, что не позволяет обеспечить требуемый закон изменения напряжения на зажимах статора;

• высокую стоимость оборудования, требуемого для использования в условиях частых и продолжительных пусков;

• невозможность обеспечить эффективные пуски при пониженном напряжении сети, а также и для рабочих машин с изменяющимися требованиями к пусковому моменту.

Устройства для пуска двигателя с резисторами в цепи статора также представляют некоторые дополнительные возможности управления по сравнению с пуском двигателя переключением обмотки со звезды на треугольник. Тем не менее, им присущи некоторые недостатки, снижающие эффективность применения этих устройств. К числу этих недостатков можно отнести:

• сложность технической реализации оптимизации процесса пуска, связанная с изменением сопротивления в силовой цепи;

• влияние нагрева пусковых сопротивлений на режим пуска, особенно при частых и тяжелых пусках;

• невозможность обеспечить эффективный пуск при пониженном напряжении сети в условиях нагрузок с изменяющимися требованиями к режиму пуска;

• пиковый характер изменения момента двигателя при закорачивании ступеней пускового сопротивления.

Кроме того, все традиционные способы пуска (автотрансформаторный, переключением обмотки статора со звезды на треугольник и др.) имеют следующий общий недостаток: не обеспечивают согласование параметров двигателя с конкретной проблемой плавного пуска, хотя они могут уменьшить пусковой ток, но другие требования, такие как ограничение ускорения, изменение разгона (торможения) по заданному закону, получение требуемого значения пускового тока, они выполнить не могут.

Указанные недостатки оказывают неблагоприятное действие на питающую сеть, а при прямом пуске АД от автономного источника питания мощность последнего должна в 4 — 5 раз превышать мощность двигателя. Кроме того, скачкообразное приложение момента при пуске приводит к ударам в элементах передаточного механизма и снижению его долговечности.

При прямом пуске АД мощностью от 45 до 400 кВт допускается только продолжительный режим работы (режим S1 по ГОСТ 183 — 74), т.е. два последовательных пуска (с остановкой между ними) из холодного состояния или один пуск из нагретого состояния при работе в номинальном режиме.

Кроме того, по ГОСТ 28327 — 89 прямой пуск имеет ограничение по значению момента инерции, приведенного к валу двигателя.

Применение устройства плавного пуска и торможения (УППТ) обеспечивает плавный пуск АД с ограничением пускового тока и углового ускорения, защиту от механических ударов исполнительного механизма, позволяет регулировать время разгона и торможения электропривода.

Устройство плавного пуска и торможения (софтстартер) представляет полупроводниковое переключающее устройство (регулятор напряжения), обеспечивающее плавный пуск и торможение асинхронных короткозамкнутых двигателей. Оно объединяет функции плавного пуска и торможения, защиты двигателя и механизма, а также связи с системой автоматизации верхнего уровня.

При комплектации электропривода УППТ делает ненужным поставку тепловых реле, датчиков тока и напряжения, реле времени, регуляторов тока, устройств связи с системой автоматизации верхнего уровня.

Сравнительная характеристика различных способов пуска асинхронных короткозамкнутых двигателей приведена в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика различных способов пуска асинхронных короткозамкнутых двигателей

	Традиционные способы пуска				Пуск от софт-стартера
Параметр	Пря­мой пуск от сети	Авто-транс-форма-торный	С доба­вочным сопротив­лением в цепи ста­тора	Переклю­чением обмотки статора со звезды на треуголь­ник
Пусковой ток из сети, % от пус­кового тока	100	30, 40 или 64	58-70	33	Регулируемый, максимальное значение 90 %
Относительное значение пуско­вого момента, %	100	30, 40 или 64	33-50	33	Регулируемый, максимальное значение 90 %
Число ступеней пуска	1	4, 3 или 2	3 или 2	2	Плавный бес­ступенчатый пуск
Число выводов статорной об­мотки	3	3	3	6	3
Примерное зна­чение пускового тока, доля от номинального	7	2,1 или 2,9 или 4,5	4,2-4,9	2,35	Регулируемый, максимальное значение 4,0-5,0

Отличительными особенностями УППТ являются: компактность, простота монтажа и ввода в эксплуатацию, широкие возможности регулирования параметров пусковых и тормозных режимов, настраиваемых программными средствами, множество функций защит и контроля, энергосбережения при неполной нагрузке, адаптация для индивидуального применения к конкретной рабочей машине, простота компоновки в АСУ ТП верхнего уровня и др.

Диаграмма пуска АД, реализуемая УППТ, оптимальным образом соответствует требованиям рабочей машины. При этом осуществляется ограничение пускового тока. Дополнительные функциональные возможности позволяют проводить мониторинг пускового тока, момента, ускорения (замедления), а также регулировать их в процессе пуска (торможения).

Устройства плавного пуска имеют множество применений: насосы, вентиляторы, компрессоры, транспортеры и конвейеры, тяжело нагруженные и инерционные механизмы, механизмы с ременной, цепной и другими видами передаточных механизмов. При этом улучшаются условия эксплуатации двигателей, пускозащитной аппаратуры и сети электроснабжения, увеличивается срок службы АД и др.