Софт стартеры схемы подключения

Обновлено: 06.07.2024

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.

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.

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:

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:

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.

Мягкий запуск двигателя и его деликатное торможение способны в разы увеличить срок службы системы за счет защиты от перегрева, скачков и рывков процессов. Как раз для этого было разработано устройство плавного пуска или сокращенно УПП, которое стабилизирует пусковые характеристики и обеспечивает равномерную работу механизма.

С помощью УПП можно избежать множество проблем в функционировании электродвигателя, поэтому важно знать назначение и принцип действия устройства плавного пуска, основные параметры, нюансы подключения и эксплуатации.

Краткое содержимое статьи:

Чем помогает УПП

Во время запуска двигателя крутящиеся механизмы способны в два раза превышать номинальное значение, образуя пусковые токи, в несколько раз превосходящий средние рабочие показатели.

Сильный перегрев;
Порча изоляции обмоток;
Срыв транспортерных лент;
Неисправность кинематической цепи;
Тяжелый пуск;
Остановка мотора.

Устройство плавного пуска электродвигателя в разы сглаживает механические рывки и гидравлические удары, обеспечивая постепенное нарастание мощности и стабильную работу мотора. Недаром второе название прибора – софтстартер, что в переводе с английского означает “мягкий старт”.

На представленных фото устройства плавного пуска видно, что внешне механизм выглядит как набор схем и проводов, защищенных металлическим и пластмассовым корпусом. На самом же деле в основе прибора коммутационная аппаратура, тормозные колодки, блокираторы, противовесы и другие элементы, способные стабилизировать работу электрического двигателя.

Обеспечивает плавное торможение;
Защищает от короткого замыкания;
Предотвращает возможный обрыв фазы;
Исключает незапланированный самостоятельный пуск мотора;
Не допускает превышения номинальных рабочих значений;
Позволяет подобрать источник питания меньшей мощности;
Понижает расход энергии;
Экономит средства на эксплуатации и ремонте машины;
Снижает электромагнитные помехи.

Когда УПП необходимо

Некоторые машины не сразу дают понять, что нуждаются в сглаживающем механизме, однако чем раньше будет настроен плавный запуск, тем дольше и качественнее прослужит вся система. К сожалению, чаще всего задумываются о подключении УПП только тогда, когда сам двигатель говорит о губительности пусковых процессов. Чтобы понять это достаточно уловить одну из самых распространенных “показательных” ситуаций:

Источник питания не справляется со слишком тяжелым пуском. Например, сеть не способна выдавать требуемые мощности или обеспечивает выработку на максимальных уровнях функционирования, лампочки отключаются, срабатывают автоматические выключатели, отказываются запускаться некоторые контакторы, реле, генератор.

Запуску двигателя препятствуют защитные системы, срабатывая на превышение допустимых нагрузок. При отличном запуске пакетник “срабатывает” до достижения необходимой частоты.

Чтобы не допустить выхода электродвигателя из строя, рекомендуется как можно скорее настроить плавность запуска и торможения системы. Сделать это несложно, так как даже новичку под силу выбрать, установить и подключить устройство плавного пуска своими руками.

Как выбрать софстартер

Вопрос, как выбрать устройство плавного пуска, возникает довольно часто, ведь подбирается механизм под конкретный электродвигатель и источник питания.

Максимальное значение тока, вырабатываемого мотором при самых высоких нагрузках;
Наибольшее число запусков в один час;
Номинальное напряжение на питающей системе;
Способность контролировать и ограничивать вырабатываемый ток;
Возможность шунтирования – отключения питающего блока от цепи, чтобы исключить перегрев и возгорание;
Количество фаз (две – компактнее и дешевле, три – надежнее и долговечнее при частых запусках);
Цифровое или аналоговое управление.

Главное, чтобы выдвигаемые к софтстартеру требования соответствовали с критериями, условиями работы, мощностью двигателя и номинальным значениям сети. Помогут в выборе и сводные таблицы, расчетные алгоритмы, предлагаемыми многими поставщиками для более удобного и качественного поиска подходящего прибора.

Как подключить и настроить

Настройка определяется соответствующей схемой подключения плавного пуска к двигателю. Стандартной считается та, где предусмотрено применение магнитного пускателя, теплового реле, быстродействующих предохранителей и регулирующих ток автоматов.

Последовательность цепи;
Конец разгона;
Вывод заземления;
Наладка запуска и торможения;
Расположение нейтрали.

Не лишним будет и наладка специального регулятора, обеспечивающего обратную связь: получающего данные о токе двигателя и стабилизирующих рост напряжения.

Софтстартер может легко помочь в разы продлить срок службы электрического двигателя, при этом снизив сопутствующие расходы, а производимые мощности повысив без вреда для машины. Стабилизация работы механизма, контролирование нагрузок и регуляция происходящих процессов – все это станет незаменимым помощником в решении проблем тяжелого пуска.

Фото устройства плавного пуска

Читайте здесь! Защита электродвигателя: основные виды, схемы подключения и принцип работы. Инструкция как установить своими руками

Устройства плавного пуска SSB-21 (УПП) можно использовать автономно или совместно с другим оборудованием. Благодаря разнообразию схем подключения можно добится значительного расширения функционала устройств. Софтстартеры SSB-21 решают массу задач: они запускают и останавливают асинхронные двигатели, защищают их от многих аварийных ситуаций, реверсируют движение и встраиваются в существующие системы автоматизации.

Общие вопросы по подключению софтстартеров от DiadaGroup

Устройства серии SSB-21 специально разработаны, чтобы упростить их монтаж и эксплуатацию. У всех существующих моделей реле байпаса встроено в корпус устройства, что экономит место в электрошкафу. Для удобства монтажа на съемные разъемы вынесены все внешние соединения, а в руководстве по эксплуатации приведены самые распространенные схемы подключения. Все устройства плавного пуска оснащены универсальными гальванически развязанными входами и выходами. К входам подключаются кнопки или другие внешние устройства (дискретные выходы ПЛК, контакты внешних схем электроавтоматики и т.д.), а выходы нужны для включения внешних контакторов и реле. Предусмотрен аналоговый выход, который отображает уровень тока двигателя. Устройства плавного пуска SSB-21 могут безопасно использоваться в условиях промышленных предприятий. Чтобы защитить электронику от воздействия пыли и влаги печатные платы покрыты защитным лаком. Корпус софтстартера имеет степень защиты IP20. Он защищен от попадания внутрь устройства больших предметов, но не защищает от влаги. Поэтому мы рекомендуем устанавливать устройства SSB-21 в специально оборудованные электрошкафы. Хотя монтаж и ввод в эксплуатацию наших устройств максимально упрощен, мы рекомендуем доверить эту задачу квалифицированному персоналу.

Схемы подключения электродвигателя

Рассмотрим самые распространенные схемы включения устройств плавного пуска серии SSB-21 трехфазных асинхронных двигателей. Все устройства серии запитываются от трехфазной сети переменного напряжения и работают лишь с трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Для надежной работы двигателя нужно, чтобы напряжение сети находилось в пределах номинальных значений. Для безопасной работы с устройством его рекомендуется заземлять. Для защиты софтстартера и асинхронного электродвигателя от последствий короткого замыкания, устройство плавного пуска нужно запитывать через автоматический выключатель QF1 (см. рис. ниже). Непосредственно софтстартер можно питать как постоянным, так и переменным током, в широком диапазоне входных напряжений. Для упрощения монтажа, само устройство можно запитать от двух фаз сетевого напряжения. Важно заметить, что отключение питания УПП приводит к аварийному останову асинхронного двигателя. Для защиты релейных выходов устройства от сверхтоков рекомендуется устанавливать плавкий предохранитель FU1 в разрыв цепи внешних контакторов. Чтобы уменьшить электромагнитные помехи от коммутации катушек внешних контакторов их нужно шунтировать снаберрами. Кнопки подключаемые к дискретным входам можно запитать от встроенного источника питания на 24 В или использовать для этой цели любой другой внешний источник постоянного или переменного напряжения. Аналоговый выход может выдавать сигнал в виде напряжения или тока, но перед подключением к нему нагрузки сначала нужно правильно настроить выход с передней панели УПП и убедится что сопротивление нагрузки соответствует рекомендуемой величине. На рисунке ниже изображена самая простая схема подключения асинхронного электродвигателя к софтстартеру. Она позволяет разгонять, защищать и останавливать трехфазный асинхронный двигатель.

В схеме использованы кнопки без фиксации. Такую схему можно использовать для механизмов с ручным управлением, например, для плавного пуска циркулярной пилы или конвейера. Плавный пуск асинхронного двигателя происходит при кратковременном нажатии кнопок SB2 или SB4, а останов при нажатии кнопки SB3. Асинхронный двигатель, подключенный по следующей схеме плавного пуска, будет работать в толчковом режиме по двухпроводному подключению.

Это значит, что для управления работой будет нужна лишь одна кнопка или внешний контакт. При замыкании контакта SA2 двигатель будет разгоняться, а при его размыкании останавливаться. Для аварийной остановки механизма можно применять кнопку SB1. В схеме плавного пуска асинхронного двигателя, что приведена ниже, для разрешения работы и выбора направления движения применяется трехпозиционный тумблер.

В нулевом положении переключателя разрешение на работу отсутствует и двигатель не вращается. При замыкании тумблера влево или вправо двигатель начинает разгон в выбранном направлении. Чтобы остановить мотор нужно будет снова перевести тумблер в нулевое положение. Схема на следующем рисунке очень простая и предназначена для самых простых применений.

При замыкании автоматического выключателя QF1 трехфазный асинхронный двигатель будет разгоняться с заданной интенсивностью, а при его отключении останавливаться на самовыбеге. С другими вариантами схем подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к устройству плавного пуска, а также другой важной информацией можно ознакомится в руководстве по эксплуатации.

Устройства, подключаемые к сети 220 В, такие как электроинструменты, двигатели, трансформаторы с мощностью выше 1 кВт и другие потребители тока, при включении вызывают резкий импульс токовый, который часто в несколько раз превышает ток номинальный. Одна из возможностей ограничения последствий этого неблагоприятным явления – применение стабилизатора, но это устройство сложно в сборке и намного дороже, чем представленный блок.

Схема и плата мягкого старта на реле

Принципиальная схема ограничителя тока показана на рисунке. Нагрузка, которой может быть, например дрель, должна быть подключена к выводным клеммам CON2, а электросеть к входным клеммам CON1. При появлении сетевого напряжения на входном разъеме, ток к нагрузке ограничивается мощными резисторами R1 и R2. Конденсатор C2 заряжается через
емкость C1, выпрямительный мост B1 и резистор R4. Напряжение на нем через 1 секунду достигает такого большого значения, что срабатывает реле PK1. Реле переключается и его контакты замыкают резисторы R1 и R2. С этого момента напряжение сети подается непосредственно на нагрузку.

Конденсатор C1 устанавливает ток блока питания реле, а конденсатор C2 устанавливает задержку срабатывания реле. Задержка в одну секунду достаточна для обеспечения безопасности предохранителей от перегорания при включении трансформатора, так как импульс тока обычно не длится более 10 мс. В случае двигателя ток зависит от нагрузки его ведущего вала и если время, полученное из применяемых значений C1 и C2 слишком короткое, то можно попытаться увеличить значение конденсатора C2 или сопротивление резистора R2.

При повторении и настройке схемы, чтобы не сжечь резисторы, попробуйте вначале включить без нагрузки, если не работает – обратите внимание на электролитический конденсатор после диодного моста, он может иметь небольшую емкость или повреждение, и попробуйте включить схему, прислушиваясь ко времени от включения до включения реле.

Второе – подобрать токоограничивающий конденсатор С1 на меньшее значение, для другого реле с другим сопротивлением катушки время переключения будет другим. R1 также работает последовательно с катушкой – чем больше, тем длиннее срабатывание, но без превышения. Резисторы в R2 и R3 предназначены только для ограничения пускового тока на выходе и через определенное время замыкаются накоротко с помощью реле, что приводит к подаче полного напряжения на потребитель.

Проблема, которая выглядит как нагрев R2 и R3 – это отсутствие срабатывания (короткого замыкания) контактов реле, после срабатывания реле через эти резисторы ток не должен течь совсем. Попробуйте замкнуть R1 и подключить C2 напрямую к катушке реле. Должна быть задержка. Если это не помогает, замените C1 на более крупный – 680 нФ или 1 мкФ. Напряжение на C2 увеличится примерно вдвое, и реле должно включиться надёжно.