Aklaypart.ru

Авто Журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Холодный пуск двигателя устройство

Способы пуска электродвигателей

Содержание

  1. Прямой пуск
  2. Пуск «звезда — треугольник»
  3. Сравнение DOL и пуска «звезда — треугольник»
  4. Пуск через автотрансформатор
  5. Плавный пуск
  6. Пуск с помощью преобразователя частоты
  7. Пусковые периоды

Источник статьи Книга «Электродвигатели» — результат совместной работы специалистов GRUNDFOS. (www.grundfos.com). В ней подробно рассмотрены основные элементы электродвигателя, принципы его работы, стандарты, способы защиты и вопросы технического обслуживания.

В настоящее время используются различные способы пуска электродвигателей. Современные энергоэффективные двигатели, имеющие более высокие пусковые токи, заставляют уделять большее внимание способам пуска.

Когда на электродвигатель подается напряжение, возникает скачок тока, который называют пусковым током или током при заторможенном роторе. Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5-10 раз, но действует кратковременно. После разгона электродвигателя ток падает до минимального.

В соответствии с местными нормами и правилами, для того чтобы снизить пусковой ток, используются различные способы пуска. Вместе с этим необходимо принять ряд мер по стабилизации напряжения питания.

Пусковой ток понижается с разгоном электродвигателя до номинальной частоты вращения

Пусковое устройство. Запуск двигателя зимой

Запуск двигателя внутреннего сгорания даже легкового автомобиля зимой, да еще после длительной стоянки зачастую является большой проблемой. В еще большей степени этот вопрос актуален для мощных грузовиков и автотракторной техники, коих немало уже в частном пользовании — ведь эксплуатируются они в основном в условиях безгаражного хранения.

И причина затрудненного пуска не всегда в том, что аккумуляторная батарея «не первой молодости». Ее емкость зависит не только от срока службы, но и от вязкости электролита, который, как известно, густеет с понижением температуры. А это приводит к замедлению химической реакции с его участием и уменьшению тока батареи в стартерном режиме (примерно на 1% на каждый градус понижения температуры). Таким образом, даже новая батарея зимой значительно теряет свои пусковые возможности.

Пусковое устройство для автомобиля своими руками

Чтобы застраховаться от излишних хлопот, связанных с запуском двигателя автомобиля в холодный период года, я изготовил пусковое устройство своими руками.
Расчет его параметров производился по методике, указанной в списке литературы [1].

Рабочий ток аккумуляторной батареи в стартерном режиме составляет: I = 3 х С (А), где С — номинальная емкость батареи в Ач.
Как известно, рабочее напряжение на каждом аккумуляторе («банке») должно быть не ниже 1,75 В, то есть для батареи, состоящей из шести «банок», минимальное рабочее напряжение аккумуляторной батареи Up составит 10,5 В.
Мощность, подводимая к стартеру:Р ст = Uр х I р (Вт)

К примеру, если на легковом автомобиле установлена аккумуляторная батарея 6 СТ-60 (С = 60А (4), Рст составит 1890 Вт.
Согласно этому расчету по схеме, приведенной в [2], было изготовлено ПУ соответствующей мощности.
Однако его эксплуатация показала, что назвать прибор пусковым устройством можно было только с известной долей условности. Прибор был способен работать лишь в режиме «прикуривателя», то есть совместно с аккумуляторной батареей автомобиля.

При низких температурах наружного воздуха запуск двигателя с его помощью приходилось осуществлять в два этапа:
— подзарядка аккумуляторной батареи в течение 10 — 20 секунд;
— совместная (батареи и устройства) раскрутка двигателя.

Приемлемая частота вращения стартера сохранялась в течение 3 — 5 секунд, а затем резко снижалась, и если в это время двигатель не заводился, приходилось повторять все сначала, иногда несколько раз. Такой процесс не только утомителен, но и нежелателен по двум причинам:
— во-первых, ведет к перегреву стартера и повышенному его износу;
— во-вторых, снижает срок службы аккумуляторной батареи.

Стало ясно, что избежать указанных отрицательных явлений можно лишь тогда, когда мощность ПУ будет достаточной для запуска холодного двигателя автомобиля без помощи аккумулятора.

Поэтому было решено изготовить другой прибор, удовлетворяющий указанному требованию. Но теперь расчет производился с учетом потерь в выпрямительном блоке, подводящих проводах и даже на контактных поверхностях соединений при возможном их окислении. Также принято во внимание еще одно обстоятельство. Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора при запуске двигателя может достигать значений 18 — 20 А, вызывая падение напряжения в подводящих проводах осветительной сети на 15 — 20 В. Таким образом, к первичной обмотке трансформатора будет приложено не 220, а только 200 В.

Схемы и чертежи для запуска двигателя

Согласно новому расчету по методике, указанной в [3], беря во внимание все потери мощности (около 1,5 кВт), для нового пусковое устройство потребовался понижающий трансформатор мощностью 4 кВт, то есть уже почти в четыре раза большей, чем мощность стартера. (Соответствующие расчеты были произведены для изготовления подобных приборов, предназначенных для пуска двигателей различных машин, как карбюраторных, так и дизельных, и даже с бортовой сетью напряжением 24 В. Их результаты сведены в таблицу.)

При этих мощностях обеспечивается такая частота вращения коленчатого вала (40 — 50 об/мин—для карбюраторных двигателей и 80 — 120 об/мин — для дизельных), которая гарантирует надежный запуск двигателя.

Понижающий трансформатор был изготовлен на тороидальном сердечнике, взятом от статора сгоревшего асинхронного электродвигателя мощностью 5 кВт. Площадь сечения магнитопровода S,T = а х b = 20 х 135 = 2700 (мм2) (см. рис.2)!

Несколько слов о подготовке тороидального сердечника. Статор электродвигателя освобождают от остатков обмотки и с помощью остро заточенного зубила и молотка вырубают его зубцы. Сделать это не сложно, так как железо мягкое, но нужно воспользоваться защитными очками и рукавицами.

Материал и конструкция рукоятки и основания пусковое устройство не критичны, лишь бы они выполняли свои функции. У меня рукоятка сделана из стальной полосы сечением 20×3 мм, с деревянной ручкой. Полоса обмотана стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой. На рукоятке смонтирована клемма, к которой подсоединяются потом ввод первичной обмотки и плюсовой провод пускового устройства.

Основание-каркас сделано из стального прутка диаметром 7 мм в виде усеченной пирамиды, ребрами которой они и являются. Устройство притягивается затем к основанию двумя П-образными скобами, которые тоже обмотаны стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой.

К одной боковой стороне основания прикреплен сетевой выключатель, к другой — медная пластина выпрямительного блока (два диода). На пластине смонтирована клемма «минус». Одновременно пластина служит и радиатором.

Выключатель — типа АЕ-1031, с встроенной тепловой защитой, рассчитанный на ток 25 А. Диоды — типа Д161 — Д250.

Предполагаемая плотность тока в обмотках 3 — 5 А/мм2. Количество витков на 1 В рабочего напряжения рассчитывалось по формуле: Т = 30/Sct. Число витков первичной обмотки трансформатора составило: W1 = 220 х Т = 220 х 30/27 = 244; вторичной обмотки: W2 = W3 = 16 х Т = 16×30/27 = 18.
Первичная обмотка — из провода ПЭТВ диаметром 2,12 мм, вторичная — из алюминиевой шины площадью сечения 36 мм2.

Сначала была намотана первичная обмотка с равномерным распределением витков по всему периметру. После этого через сетевой шнур ее включают и замеряют ток холостого хода, который не должен превышать 3,5А. Необходимо помнить, что даже незначительное уменьшение числа витков будет приводить к существенному увеличению тока холостого хода и, соответственно, к падению мощности трансформатора и пускового устройства. Увеличение числа витков также нежелательно — оно уменьшает кпд трансформатора.

Витки вторичной обмотки тоже равномерно распределяют по всему периметру сердечника. При укладке используют деревянный молоток. Выводы затем подсоединяют к диодам, а диоды — к минусовой клемме на панели. Средний общий вывод вторичной обмотки соединяют с «плюсовой» клеммой, расположенной на рукоятке.

Теперь о проводах, соединяющих пусковое устройство со стартером. Любая небрежность в их изготовлении может свести на нет все усилия. Покажем это на конкретном примере. Пусть сопротивление Rnp всего соединительного тракта от выпрямителя до стартера будет равно 0,01 Ом. Тогда при токе I = 250 А падение напряжения на проводах составит: U пр = I р х Rпр = 250 А х 0,01 Ом = 2,5 В; при этом мощность потерь на проводах будет весьма значительной: Р пр = Uпр х Iр = 625 Вт.

Читать еще:  Характеристика двигателя zzr 600

В результате к стартеру в рабочем режиме будет подведено напряжение не 14, а 11,5 В, что, конечно же, нежелательно. Поэтому длина соединительных проводов должна быть как можно меньше (1_п 100 мм2). Провода надо подобрать многожильные медные, в резиновой изоляции. Соединение со стартером для удобства делается быстроразъ-емным, с помощью клещей или мощных зажимов, например, тех, что применяют в качестве держателей электродов для бытовых сварочных аппаратов. Чтобы не перепутать полярность, ручка клещей плюсового провода обмотана красной изолентой, минусового — черной.
Кратковременный режим работы пускового устройства (5 — 10 секунд) допускает его использование в однофазных сетях. Для более мощных стартеров (свыше 2,5 кВт) трансформатор ПУ должен быть трехфазным.

Упрощенный расчет трехфазного трансформатора для его изготовления можно произвести по рекомендациям, изложенным в [3], или воспользоваться готовыми промышленными понижающими трансформаторами типа ТСПК — 20 А, ТМОБ — 63 и др., подключаемыми к трехфазной сети напряжением 380 В и выдающими вторичное напряжение 36 В.

Несколько советов и рекомендаций по изготовлению пускового устройства

Применение тороидальных трансформаторов для однофазных пусковых устройств не обязательно и продиктовано только их лучшими массово-габаритными показателями (масса около 13 кг). Вместе с тем технология изготовления пусковое устройство на их основе наиболее трудоемка.

Расчет трансформатора пускового устройства имеет некоторые особенности. Например, расчет количества витков на 1 В рабочего напряжения, произведенный по формуле: Т = 30/Sct (где Sct — площадь поперечного сечения магнитопровода), объясняется желанием «выдавить» из манитопровода максимум возможного в ущерб экономичности. Это оправдано его кратковременным (5 — 10 секунд) режимом работы. Если габариты не играют решающей роли, можно использовать более щадящий режим, проведя расчет по формуле: Т = 35/Sct. Магнитопровод берут тогда сечением на 25 — 30% больше.
Мощность, которую можно «снять» с изготовленного ПУ, примерно равна мощности трехфазного асинхронного электродвигателя, из которого изготовлен сердечник трансформатора.

При использовании мощного пускового устройства в стационарном варианте по требованиям ТБ его необходимо заземлить. Рукоятки соединительных клещей должны быть в резиновой изоляции. Во избежание путаницы «плюсовую» их часть желательно пометить, например, красной изолентой.

При пуске аккумуляторную батарею можно и не отключать от стартера. В этом случае клещи присоединяют к соответствующим выводам аккумулятора. Чтобы избежать перезарядки аккумулятора, пусковое устройство после запуска двигателя сразу отключают.

Причины плохого запуска двигателя.

Самый волнующий для автовладельца в морозную пору вопрос — запуск холодного двигателя. И это нелегкое испытание для машины и проверка двигателя и его систем на жизнеспособность. Банальный топливный фильтр, засорившийся грязью, которая загадочно образуется в горючке, может стать причиной капризов автомобиля Как известно, для нормальной работы бензинового двигателя нужны три основных фактора — топливо, воздух и искра — и на запуск они влияют тоже. Причем с падением температуры требования ко всему, что влияет на запуск, ужесточаются. Поэтому мелкая неухоженность автомобиля, летом не вызывавшая сложностей, зимой может вылезти боком.


Подача бензина Итак, если машина не хочет заводиться, нужно проверить, все ли в порядке с подачей бензина. Банальный топливный фильтр, засорившийся грязью, которая загадочно образуется в горючке, может стать причиной капризов автомобиля. Слабый бензонасос тоже может повлиять на желание мотора запуститься, поскольку его работоспособность на холоде еще понижается. Забитые форсунки — в этом же списке. И бензин низкого качества — не то октановое число, на которое рассчитан мотор и его компьютер, тоже может подвести. Кстати, зимой советуют заливать бензин с октановым числом пониже — из тех сортов, что рекомендованы для вашей машины (как правило, есть формулировка «октановое число не ниже…»). Вряд ли у нас в городе много автовладельцев, которые будут ездить на 95-м, если можно и на 92-м. Но если так, можете перейти на 92-й. Чем ниже октановое число, тем легче испарение бензина и проще запуск. Вода в топливе Напомним и о воде в топливе. Она берется из воздуха, в холодное время года оседает на стенках бака внутри него и попадает в систему питания машины. Чтобы предотвратить этот ужас, держите бак пополнее и каждый год подвергайте его чистке. Кто-то заливает присадки, которые связывают воду и смазывают форсунки, но говорят, никакого особого эффекта это не дает. И вообще, если у вас в баке слой песка аки на дне морском, ни одна присадка не поможет. А некоторые СТОшники категорически против заливания чего-либо в горючее, кроме горючего более высокого качества. Воздух тоже должен поступать свободно. Для этого клапан холостого хода должен быть чист и прекрасен, чтобы все заводилось и потом нормально работало. Кстати этот клапан влияет еще и на прогревочные обороты тоже. Это для того, чтобы вы поняли, что в деле борьбы за легкий запуск много нюансов. Далее приведем рекомендацию поменять обычно забитый пылью воздушный фильтр. Свечи зажигания Искра — это понятно, что от свечи зажигания. В нашей республике качество топлива оставляет желать лучшего, а на всяких подозрительных заправках так и вовсе способно за одну заправку убить свечи. Поэтому ресурс свечей, как правило, оказывается меньше заявленного производителем. Их надо периодически проверять и при необходимости поменять. Зимой нужно иметь в запасе второй комплект — на случай, если вы залили свечи бензином при неудачном холодном запуске. И перед морозами нужно иметь свечи в идеальном состоянии. То есть новые и предписанные каталогом вашему мотору. Причем у японских машин для внутреннего рынка один и тот же двигатель может выпускаться в нескольких вариантах, свечи могут отличаться, и это надо учитывать. Аккумулятор На запуск мотора влияет аккумулятор. Заряженный, бодрый, выдающий ток, который обещан производителем на этикетке, или старый, с жиденьким электролитом и почти бессильный. Надо сразу сказать, что очень часто в утиль сдают ни в чем не повинную, еще живую батарею, которая была бы рада прослужить еще не один сезон. Батарея просто устала, хочет кушать — то есть разряжена. Такое случается из-за незнания простых правил физики. Картина жизни: вы ездите на машине по городу, постоянно заводите мотор, у вас пашут печка, радио, фары и обогрев сидений. Генератор отдает ток на эти ваши нужды. Обороты мотора в городском цикле низкие, и на подпитку аккумулятора мало что остается. Батарея не успевает заряжаться, и ее «усталость» накапливается. А ездили бы вы по трассе, держа не ниже 3000 на тахометре, так всем потребителям бы хватало и на зарядку АКБ оставалось. Заодно свечи прокалятся. СТОшники называют это поэтично «дать машине проср…ться». Так что выгул машины по трассе часок-другой раз в неделю предотвратит некоторые проблемы. Бывают сложности запуска и по вине стартера. Подношенный, подклинивающий, он не сможет обеспечить нормальных оборотов прокрутки, нужных для уверенного пуска холодного мотора. Сам двигатель тоже может уже не хотеть ничего от жизни, кроме покоя. Низкая компрессия, сломанные или закоксованные кольца, прогар клапанов… Как тут завестись? А если еще и масло слишком вязкое и создает дополнительную лишнюю нагрузку при этом: Синтетика с первой цифрой 5 или 0 — вот зимнее решение. А если вторая цифра 30 или 40 — то это решение для круглого года. Оптимально!

Дизель У дизеля немного другие проблемы. Общие моменты есть — это давление, развиваемое топливным насосом, проблемы с форсунками или подсос воздуха в топливной системе. А может быть дизельная беда: неправильно установлен угол опережения впрыска топлива, неисправен насос подкачки топлива. Неживые свечи накаливания и загустевание топлива тоже становятся причиной плохого пуска дизеля. Замерзший комочек парафина в солярке может застрять где-нибудь в канале топливного фильтра и не пустить топливо к мотору. На успешный запуск дизельного мотора влияет сильнее, нежели у бензиновых собратьев, состояние аккумулятора, стартера и состояние цилиндров и поршней. Потому что на заводку дизель сам по себе туже. Ему в силу более высокой компрессии в цилиндрах нужен куда более мощный стартовый толчок. Сколько греть? Если прогреть двигатель до рабочей температуры, прежде чем трогаться с места, то износ его будет наименьшим. Можно сразу будет ехать со средней скоростью, коробка-автомат или вариаторная бесступенчатая трансмиссия тоже успеют согреться за счет циркуляции жидкости от насоса внутри них. Но на это уйдет довольно много времени, расход топлива будет неслабым, а воздух в гараже изрядно отравлен. Если завестись и сразу ехать, не дожидаясь, пока движок согреется, возможно, вы сэкономите немного времени. Но не так много: машина все равно ехать не будет (согласится лишь медленно тащиться), износ мотора при этом будет очень сильным. Несколько облегчит его участь уклон — и если вы живете на горе, то движку будет проще катиться. Сэкономите ли вы при этом топливо — большой вопрос. Ну а если избрать средний вариант, давая мотору прогреться до о, то и результат будет посередине. Износ средний, после трогания можно будет позволить себе езду на второй передаче, расход горючего тоже будет средний.

Читать еще:  Блок управления двигателем хонда неисправности



Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Почему двигатель зимой плохо заводится: основные причины

Итак, зачастую проблема выглядит таким образом, что летом стартер нормально крутил коленвал, двигатель быстро «схватывал» после двух-трех оборотов. Однако при попытке холодного пуска зимой вращение стартера замедлено, стартер крутит мотор «вяло» и завести ДВС не удается. Если же двигатель таки запустится, после прогрева дальнейшие пуски мотора будут происходить легко вплоть до того, пока автомобиль снова не будет поставлен на длительную ночную стоянку.

Обычно в такой ситуации большинство проблем возникает именно по вине самого владельца, то есть дело не в технике. Главное, правильно подготовить автомобиль к морозам, а также уметь использовать доступные методы для облегчения запуска холодного двигателя.

  • Если говорить о распространенных ошибках автолюбителей, прежде всего, уделять максимум внимания нужно состоянию свечей зажигания на бензиновых моторах и свечах накала на дизелях. Если свечи давно не менялись или плохо работают, элементы нужно заменить.
  • Также в двигатель нужно заливать правильно подобранное моторное масло, которое, с одной стороны, будет соответствовать всем допускам и рекомендациям производителя силовой установки, а с другой будет иметь подходящую для зимы низкотемпературную вязкость.
  • Еще никак не стоит забывать и про АКБ. Батарея перед зимой, как минимум, нуждается в дозарядке при помощи внешнего ЗУ. Однако оптимально при такой возможности не ограничиваться только пополнением заряда. Лучше провести комплексное обслуживание аккумулятора в том случае, если батарея обслуживаемая. В рамках такого обслуживания проверяется состояние электролита и его уровень в банках, замеряется плотность, оценивается электрическая емкость и способность удерживать заряд.

С учетом вышесказанного становится понятно, что если двигатель исправно работал летом и нормально запускался, тогда можно говорить об отсутствии проблем с самим мотором и навесным оборудованием. В этом случае чаще всего подводить могут свечи и аккумулятор, реже затрудняет пуск слишком вязкое моторное масло.

Если же неисправен стартер или вышла из строя АКБ, в двигателе снижена компрессия, имеются проблемы с качеством горючего или подачей топлива, нет искры на свечах и т.д., тогда сначала следует устранить основную проблему, а уже затем использовать различные методы для облегчения пуска ДВС. Другими словами, двигатель изначально должен быть исправным и хорошо отрегулированным.

2- установите предпусковой подогреватель

Предпусковой подогреватель помогает прогреть мотор или автономно отопить салон еще до запуска ДВС.

Предпусковые подогреватели могут работать на топливе (бензиновые, дизельные) и на электричестве (автономные типа Вебасто или аккумуляторные).

Жидкостные (бензиновые, дизельные) подогреватели оборудованы собственной камерой сгорания, топливным насосом, водяной помпой. Некоторые имеют еще систему дистанционного пуска и блок управления вентилятором отопителя.

Принцип работы такой: топливо сгорает в камере подогревателя, через него проходит теплообменник, по которому циркулирует подаваемый помпой антифриз. Нагреваясь, ОЖ передает мотору тепло.

Рекомендации по выбору жидкостного подогревателя — не выбирать работающий на дизельном топливе. В сильный мороз оно загустеет и появятся вопросы уже с запуском самого прибора.

При выборе подогревателя с электрической системой питания важно учитывать доступность подключения его к сети.

Автономные нагреватели типа Вебасто бывают жидкостными и воздушными.

Воздушные размещаются в салоне и поддерживают комфортную температуру еще до запуска ДВС. Они работают от топлива из бака или собственной камеры. Топливо смешивается с воздухом и поджигается свечой накала, горит внутри закрытой камеры с внешним обдувом вентилятора. В результате горячий воздух поступает в салон.

Жидкостные устанавливаются в моторном отсеке и работают от сгорания топлива в баке. Они подключаются в контур системы охлаждения, прокачивают антифриз через нагревающиеся керамические штифты.

Затем нагретая ОЖ подается в двигатель по малому кругу через радиатор отопителя. После нагрева ОЖ до 40 градусов, автоматически включается вентилятор салонной печки. Как результат — прогретый мотор и теплый комфортный салон перед поездкой.

При выборе любого предпускового подогревателя главное — правильно его подключить. Иначе можно повредить систему охлаждения.

  • Для подключения подогревателя нужно отключить АКБ, слить жидкость из системы охлаждения, отсоединить патрубки, поместить между печкой и блоком цилиндров обогреватель, подсоединить патрубки и штуцеры так, чтобы жидкость вначале поступала в прибор, а затем подавалась в печку, залить антифриз обратно.

Если постоянно использовать предпусковые подогреватели при низких температурах, можно продлить ресурс дизельного ДВС и без проблем запустить его даже в сильный мороз. Но стоимость таких устройств высока. В случае Вебасто нужно следить за уровнем заряда аккумулятора — он расходует достаточно много электроэнергии.

Если же машина ночует в утепленном гараже, а снаружи не бывает ниже 5-10 градусов, для облегчения пуска дизеля достаточно будет автоодеяла.

Обзор устройств плавного пуска –применение, принципы действия, разновидности, схемы включения

Проблема пускового тока

Одна из особенностей работы асинхронного двигателя, которую можно назвать недостатком – большой пусковой ток при старте, который может превышать номинальный в 8 и более раз. Это обусловлено принципом его работы – при подаче на него номинального напряжения он стремится сразу выйти на полную мощность. Данная особенность проявляется в большой мере при пуске через линейный контактор, это также называют прямым пуском двигателя.

В некоторых механизмах принципиально важно, чтобы пуск был плавный, без рывков и ударов. Это касается прежде всего технологического оборудования, у которого высокий момент инерции при запуске. Например, тяжелые маховики и конвейеры с продукцией, а также мощные насосы и вентиляторы.

Иными словами, большой пусковой ток и большой момент инерции механической нагрузки на валу двигателя – взаимосвязанные вещи, от который часто необходимо избавляться.

Читать еще:  Датчики температуры для двухтактных двигателей

Кстати, в некоторых странах законодательно запрещено включать электродвигатели большой мощности прямой подачей напряжения, поскольку это создает помехи, падение напряжения и перегружает электросети, что может вызвать проблемы у других потребителей и даже стать причиной аварий.

Как обеспечить плавный пуск двигателя

Существуют несколько вариантов уменьшения пускового тока, которые используются на практике.

1. Применение преобразователей частоты. В этом случае можно обеспечить сколь угодно долгий разгон, а также ограничить превышение номинального тока, например, на уровне 110%. Это лучший способ плавного пуска, однако, он используется далеко не всегда, поскольку преобразователь частоты – дорогостоящее электронное устройство, которое имеет множество функций. Если нужно только ограничение пускового тока и плавный разгон, преобразователь частоты будет избыточен, и большинство его функций останутся не востребованы.

2. Схема «Звезда – Треугольник». Двигатель при этом должен быть таким, чтобы номинальное напряжение питания при включении его обмоток «треугольником» было 380 В. В этом случае двигатель запускается в два этапа. На этапе разгона обмотки включаются «звездой». Таким образом получается, что 380 В подается на схему, которая для нормальной работы требует напряжения порядка 660 В. Поскольку двигатель в «звезде» работает при пониженном напряжении, разгон (выход на рабочие обороты) получается сравнительно плавным. На втором этапе обмотки включаются «треугольником», и двигатель выходит на свою номинальную мощность. Минус этого способа – разгон получается ступенчатым, а пусковые токи могут принимать большое значение.

3. Когда речь идет только о минимизации пускового тока, наиболее оптимальный вариант – использование устройства плавного пуска (softstarter).

Ниже рассмотрим принципы работы устройств плавного пуска (УПП) и схемы их включения.

Как работает устройство плавного пуска

Рассмотрим пошагово, какие процессы происходят при работе УПП, и какие регулировки влияют на его работу.

В минимальной конфигурации устройства плавного пуска (УПП) имеют три регулировки – время разгона, время торможения, и напряжение пуска.

При включении действующее напряжение на двигателе определяется регулировкой напряжения пуска, которое обычно составляет 30…80 % от номинала. Понижение напряжения и его регулировка производится тиристорами, которые открываются (пропускают ток) только в части полупериода сетевого напряжения. Фазой открытия тиристоров можно менять напряжение на двигателе.

Таким образом, регулируя фазу открытия тиристоров, можно менять ток и крутящий момент двигателя.

В зависимости от конкретного случая может потребоваться большой начальный момент, чтобы двигатель мог тронуться с места. Но для уменьшения пускового тока начальное напряжение лучше устанавливать минимально возможным.

При большом времени разгона пусковой ток будет минимальным. Однако, следует выбирать его оптимальным, обычно 10…20 секунд, в зависимости от типа нагрузки. При слишком большом времени разгона возможен излишний нагрев тиристоров. Критерием оптимального времени разгона служит время выхода двигателя на номинальные обороты и номинальный рабочий ток. По истечении времени разгона включается контактор байпаса, который может быть установлен внутри УПП, или быть внешним. Во время работы двигателя на номинальном режиме весь питающий ток идет только через этот контактор, при этом тиристоры в работе не участвуют.

Если пришел сигнал на остановку двигателя, контактор байпаса выключается. Вступают в работу тиристоры, которые работают в обратном режиме – постепенно уменьшают фазу (время открытия в течение полупериода) с максимальной до нуля. Если время торможения не важно, то можно его установить минимальным (0-2 секунды), это увеличит ресурс тиристоров, и улучшит тепловой режим электрощита в целом. Двигатель будет останавливаться на выбеге, к ак при питании через обычный контактор. Но если важно исключить гидроудар, или плавно замедлить движение объектов без их резкой остановки и падения, то функция плавной остановки будет очень полезной.

В УПП также могут присутствовать такие регулировки: управление крутящим моментом двигателя, конечное напряжение при останове, номинальный ток двигателя, ограничение пускового тока. Современные УПП имеют ЖК-дисплей и кнопки управления, которые позволяют конфигурировать несколько десятков различных параметров для тонкой настройки.

Схемы включения

Как во всех подобных устройствах, в схеме включения УПП имеется силовая часть, и часть управления.

Силовая часть схемы – это та часть, через которую проходит ток питания двигателя. Ток двигателя поступает через силовые клеммы L1, L2, L3 (или R, S, T) на входы тиристоров или контактора байпаса, и затем через выходные клеммы T1, T2, T3 (U, V, W) подается на двигатель.

Схема управления включает в себя в основном цепи запуска и остановки. Напряжение питания цепей управления обычно составляет 24…220 В, и может быть внешним, либо браться из УПП.

С участием УПП можно реализовать схему плавного пуска электродвигателя с реверсом. Для этого нужно на входе установить реверсивный контактор по классической схеме. Важно сделать блокировку для предотвращения реверса двигателя во время его вращения.

Допускается запускать УПП и начинать вращение двигателя подачей питания на цепи управления и силовые цепи. Это может быть удобно при дистанционной подаче силового питания. Однако, при этом следует предусмотреть меры безопасности – обслуживающий персонал должен понимать, что при подаче питания на УПП двигатель может начать вращаться.

Пример схемы

Рассмотрим для примера схему включения УПП ABBPSTX.

В силовую часть входят: автомат защиты двигателя (вводной), тиристоры и контактор байпаса (внутри УПС), и собственно двигатель.

Для питания цепей управления подается фазное напряжение 220В и нейтраль на клеммы 1, 2. В УПП имеется встроенный блок питания, который вырабатывает напряжение 24 В для питания органов управления. Допускается также применение внешнего БП 24 В, при этом напряжение на клеммы 1, 2 подавать не нужно.

При соответствующем подключении и настройках кнопки могут быть как с фиксацией, так и без. Управление может производиться не только с кнопок, но и через контакты реле или контроллера.

Имеются и другие входы для различных режимов работы, а также три выходных реле с сухими контактами, которые могут использоваться по необходимости для включения дополнительных контакторов и индикации.

Защита

В дешевых УПП часто не реализована защита от перегрузки по току, перегреву и короткому замыканию. В таких случаях необходимо устанавливать нужную защиту и включать УПП по схеме, рекомендованной производителем.

В состав защиты могут входить:

  • Мотор-автомат (автомат защиты двигателя),
  • Полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы с характеристикой «В»,
  • Тепловое реле,
  • Короткое либо межвитковое замыкание в обмотках двигателя,
  • Контактор аварийной цепи, выключающий питание УПП при срабатывании внутреннего аварийного реле либо нажатии кнопки «Аварийный останов».

Пример неправильной установки защиты, в результате которой произошел пожар:

Следует сказать, что даже если в УПП входят все виды защит, необходимо на вводе силового питания и питания схемы управления устанавливать соответствующие защитные автоматы либо предохранители.

Двухфазные УПП

В некоторых бюджетных моделях управление выходным напряжением происходит только по двум фазам. Таким образом, происходит экономия на тиристорах и на одном контакте контактора байпаса.

Это решение имеет право на жизнь, и главный плюс таких УПП – цена.

Однако, имеются минусы, о которых стоит знать:

  • При запуске и торможении происходит перекос фаз, который приводит к дополнительному нагреву двигателя,
  • Пусковой ток по «прямой» фазе почти не уменьшается,
  • Постоянное присутствие фазного напряжения на двигателе представляет опасность для персонала.

Заключение

УПП нашли достойное место там, где не нужна регулировка скорости вращения двигателя, но важным аспектом является минимизация пусковых перегрузок питающей сети и приводимых в движение механизмов. Однако, в последнее время их всё больше вытесняют преобразователи частоты, которые имеют гораздо более широкий спектр возможностей управления двигателем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector