Устройства плавного пуска (также УПП или софтстартеры) — это электронные управляющие приборы, разработанные для контролируемого запуска и остановки электродвигателей. Эти аппараты постепенное увеличивают разность потенциалов на обмотках двигателя при старте, помогая избежать резких токовых скачков и механических нагрузок. В этой статье читатели получат подробное представление о принципах действия устройств плавного пуска. Будет рассмотрено, как они управляют напряжением и током в ходе запуска двигателя, а также какие электронные компоненты для этого используют. Отдельное внимание будет уделено преимуществам этих модулей: рассмотрим, как они влияют на надёжность системы, энергопотребление, эксплуатационные расходы, общую эффективность производственных линий. Также в статье будут проанализированы базовые критерии выбора модели. Это поможет специалистам определить параметры приборов для конкретных случаев, учитывая характеристики мотора, то, как он будет использоваться, и требования к рабочим режимам.
Время чтения: 16 минут
Плавный пускатель: понятие и базовые функции
Устройство плавного пуска — это электронный регулятор, который управляет электромоторами, запуская их мягко и контролируемо. Его основная задача — сгладить резкие колебания напряжения и тока, которые могут навредить оборудованию, сократив в конечном итоге срок его службы.
В сегодняшних системах электроприводов УПП играют критически важную роль. Их значимость обусловлена несколькими факторами:
- Они существенно понижают пусковые токи, которые на этом этапе могут в несколько крат превышать номинальные значения. Это уменьшает нагрузку на электросеть и упреждает просадки напряжения, когда включается электродвигатель большой мощности.
- Плавный старт также сильно снижает чрезмерную механическую нагрузку на компоненты привода: например, валы, подшипники и редукторы. Такие приборы служат защитой электродвигателей, увеличивая срок нормального функционирования оборудования, и сокращают расходы на техническое обслуживание.
- Приборы также помогают повысить энергоэффективность. Оптимизируя запуск электродвигателя, устройства такого типа сводят к минимуму энергопотери, характерные для прямого включения. Это важно в контексте требований к энергосбережению и снижению углеродного следа промышленных предприятий.
В отраслях промышленности, где применяют мощные электроприводы, включение мягких пускателей в технологические комплексы становится стандартом. Это касается насосных станций, компрессорных установок, конвейерных систем, вентиляционного оборудования и других образцов тяжёлой техники. Софтстартеры помогают предотвратить гидравлические удары, снизить механические нагрузки на конвейерные ленты, обеспечить мягкий старт вентиляторов большой мощности.
Функции таких пускателей разнообразны: включают регулировку и скорости, и крутящего момента. При постепенном наращивании значений на статоре и недопущении пиковых можно достичь нужной скорости вращения ротора без резких рывков.
Софтстартеры также защищают компоненты от перегрузок и дисбаланса фаз, могут получать сведения о температуре агрегата и окружающей среды с внешних датчиков, предоставлять базовую диагностическую информацию. Совместимы с различными типами моторов, такими как асинхронные, синхронные или шаговые. Базовое отличие УПП от других систем управления электродвигателями — например, частотных преобразователей, — специализация. Здесь всё сфокусировано на создании условий для непосредственно щадящего старта, тогда как частотный преобразователь предлагает постоянное регулирование скорости в широком диапазоне. Преобразователь может изменять частоту и напряжение питания, непрерывно выполнять регулировку скорости, а специализация софтстартера уже.
Таким образом, хотя частотные преобразователи и обеспечивают тонкое регулирование скорости вращения двигателя, их применение оправдано только тогда, когда это действительно необходимо. Софтстартеры же выступают более простым и доступным решением. Они предотвращают электрические и другие перегрузки, а также способствуют снижению энергопотребления, обуславливая эффективное преобразование электроэнергии. Такие электротехнические изделия положительно влияют на результативность комплексов, в составе которых действуют электромоторы.
Такие «мягкие» пускатели применяют в промышленности, сельском хозяйстве, при эксплуатации бытовой техники. Они работают в комплексах кондиционирования воздуха, вентиляции, на насосных станциях, подъёмных механизмах, конвейерных линиях. Повышают надёжность, обуславливают контролируемую работу моторов в этих сферах. Выступают полезным надёжным компонентом управления, гарантируя безопасный запуск, который не будет сопровождаться рывками. Защищают рабочие элементы конструкций от повреждений, оптимизируют действие систем. Простота установки, совмещённая с доступностью для пользователей, делает софтстартеры популярными в большом списке отраслей.
Принцип действия
Принцип работы плавных пускателей заключается в равномерном наращивании напряжения, которое подаётся на обмотки электродвигателя. В основе действия аппарата лежит свойство полупроводниковых элементов — тиристоров, которые объединены в тиристорные модули, управляющие подачей питания в каждой фазе.
При включении софтстартер начинает с минимального значения, постепенно поднимая его до номинального. Этот процесс контролируется путём изменения угла открытия тиристоров. В начале пускового процесса они открываются на короткое время в конце каждого полупериода синусоиды напряжения. По мере разгона временной интервал открытия увеличивается.
Основные компоненты конструкции:
- Силовой блок с тиристорами. Обычно содержит шесть тиристоров (по два на каждую фазу), которые выполняют коммутацию силовой цепи.
- Микроконтроллер. Управляет работой всего устройства, обрабатывает сигналы с датчиков, создаёт управляющие импульсы для тиристоров.
- Система управления. Включает драйверы тиристоров, цепи измерения параметров, а также интерфейс для пользовательской настройки.
- Блок питания. Снабжает электроэнергией все остальные электронные компоненты.
- Система охлаждения. Обычно включает радиаторы и вентиляторы для отвода тепла от силовых элементов.
Влияние софтстартеров на снижение пусковых токов и износ оборудования значительно. При прямом пуске ток может превышать номинальное значение в 5–7 раз. Устройство плавного пуска для электродвигателя позволяет ограничить его, щадя электросеть и сам узел.
Преимущества применения оборудования
Применение мягких пускателей упреждает просадки вольтажа при включении агрегатов большой мощности. Это также сильно ослабляет механический стресс, действующий на элементы привода: например, валы, подшипники или редукторы. Так увеличивают срок службы оборудования, сокращают расходы на техническое обслуживание. Рассматриваемые приборы также помогают повысить энергоэффективность. Оптимизируя запуск, они сводят к минимуму энергопотери, характерные для случаев, когда электропривод включают напрямую. Софтстартер помогает избежать вибраций, что полезно для отдельных механизмов: конвейеров, насосов, вентиляторов. Такой подход замедляет изнашивание, улучшает протекание технологических процессов. Редкие поломки и меньший износ приводят к существенному сокращению затрат на техническое обслуживание и ремонт, повышая в конечном счёте прибыльность предприятий.
Продление срока службы оборудования
Мягкие пускатели значительно увеличивают ресурс тех или иных механизмов, препятствуя быстрому износу деталей, перегреву обмоток, разрушению изоляции. Постепенное наращивание вольтажа в 2–3 раза плавнее в сравнении с обычными условиями эксплуатации. В результате меньше греются подшипники, не растягиваются ремни, не ломаются шестерни редукторов. Плавный пуск электродвигателя особенно актуален для тяжёлых механизмов: конвейеров, дробилок, мельниц. В итоге срок службы промышленной техники увеличивается на 30–50%.
Уменьшение энергопотребления
Софтстартеры существенно снижают расход электроэнергии при запуске моторов, ограничивая пусковой ток до 2–3 номиналов. Это имеет ценность для предприятий, где установлены и работают десятки или даже сотни агрегатов. Экономия заметна при частых включениях, а также остановках. При этом снижается ещё и реактивная мощность в сети, что уменьшает счета за электричество и положительно сказывается на бюджете.
Повышение безопасности при эксплуатации
Софтстартеры делают работу электрооборудования безопасной. Они защищают моторы от перегрузок, перекосов и обрыва фазы, отключают питание при коротких замыканиях, а также превышении допустимого тока. Это предупреждает возгорания и поломки, исключает рывки в механизмах, которые могут привести к травмам персонала. Они также снижают вероятность пробоя изоляции, помогают предотвратить гидроудары в насосных станциях. Всё это повышает надёжность на производстве и в других областях, уменьшает риск аварий.
Снижение вибраций и механических нагрузок
Устройства безударного пуска значительно уменьшают вибрации и механические стрессы при включении техники. Обычный старт часто связан с сильными ударами и рывками. Это вызывает повышенные вибрации, которые разрушают подшипники, ослабляют крепления, приводят к усталостным разрушениям металла. Когда обеспечивается постепенное нарастание момента на валу, снижаются динамические нагрузки на редукторы, муфты, ремни. Уменьшение вибраций играет особенно важную роль для насосов, вентиляторов, компрессоров, повышает точность работы станков и измерительных приборов. Снижение механических нагрузок увеличивает ресурс механизмов в 1,5 - 2 раза.
Основные области применения
Софтстартеры применяют в промышленности и других областях. Они совместимы с самым разным оборудованием. Ниже рассмотрим отдельно некоторые примеры внедрения.
Промышленные насосы и компрессоры
Мягкие пускатели часто применяют в насосных станциях и компрессорных установках. При запуске мощных насосов они предотвращают гидравлические удары в трубопроводах, снижая риск повреждения труб и арматуры. В компрессорных установках такой щадящий старт уменьшает негативное физическое воздействие на элементы привода, а также сам компрессор. Софтстартеры особенно эффективны при частых циклах включения-выключения.
Лифты, эскалаторы
В лифтовом хозяйстве УПП играют значимую роль в обеспечении комфорта пассажиров и надёжности техники. Безударный старт и остановка лифта повышают плавность движения кабины, уменьшают рывки при начале движения и торможении. Это повышает комфорт поездки, снижает износ механических частей лифта. В эскалаторах такие контроллеры помогают достичь постепенного начала движения ленты, обеспечивая безопасность пассажиров.
HVAC: отопление, вентиляция, кондиционирование
В комплексах вентиляции и кондиционирования УПП применяют, чтобы управлять мощными вентиляторами. Запуск без рывков снижает давление на лопасти и подшипники, уменьшает шум. В крупных комплексах отопления эти приборы устанавливаются на циркуляционные насосы, обеспечивая постепенное изменение расхода теплоносителя и ослабляя физическое воздействие на трубопроводы.
Производственные линии и конвейеры
На производственных линиях УПП для двигателя часто устанавливаются для управления конвейерными системами. Плавность при старте конвейера предотвращает резкие рывки ленты, снижает риск повреждения или смещения транспортируемых грузов. Это важно в случае с хрупкими или легко повреждаемыми материалами. В деревообрабатывающей промышленности модули безударного пуска применяются для управления пилорамами.
Такие пускатели также используют в сфере металлургии для управления прокатными станами, в горнодобывающей отрасли для включения дробилок и мельниц, в пищевой промышленности — для включения миксеров и центрифуг в щадящем режиме. Во всех этих случаях снижаются механические воздействия, уменьшается износ техники, а также продлевается срок службы механизмов.
Как выбрать мягкий пускатель?
Основные критерии выбора включают несколько базовых параметров. Мощность — первый и самый важный фактор. Значение должно соответствовать или превышать номинальную мощность самого запускаемого агрегата. При выборе модели надо учитывать пусковой ток и время разгона.
Номинальное напряжение должно соответствовать значениям в питающей сети. Стандартные включают: 220В, 380В, 660В. Выбор неправильного варианта приведёт к выходу прибора из строя.
Нужное количество фаз зависит от типа мотора. Для трёхфазных вариантов нужны трёхфазные пускатели, для однофазных — однофазные. Большая часть промышленных софтстартеров рассчитаны на трёхфазные сети.
Важен и тип нагрузки. Для индуктивной (двигатели) требуется более длительный разгон, чем для резистивной (нагревательные элементы). Модуль должен поддерживать соответствующие режимы.
Дополнительные функции повышают удобство и безопасность эксплуатации. Защита от перегрева предупреждает повреждение агрегата при продолжительных рабочих циклах. Управление по Modbus упрощает интеграцию в автоматизированные комплексы.
В интернет-магазине Суперайс можно приобрести иностранные плавные пускатели известного бренда Schneider Electric. Производитель предлагает линейки моделей для различных применений в промышленной автоматике. Например, Altivar ATS22D32Q, Altivar ATS48C32Q и ещё десятки других. Для сложных автоматизированных комплексов в области инфраструктуры подойдёт трёхфазный софтстартер Schneider Electric ATS480C59Y с защитой степени IP20 и поддержкой протокола Modbus.
В каталоге представлена также продукция российского производителя Овен. Это надёжные аппараты с простым интерфейсом серии УПП1. Например, Овен УПП1-22К-В с тремя поворотными переключателями и встроенным байпасом.
При установке значимым фактором выступает правильное определение места монтажа. Нужно учитывать требования к охлаждению. Пускатель надо расположить близко к запускаемому агрегату для минимизации длины кабелей.
Настройка регулятора включает установку параметров двигателя, среди которых номинальный ток и напряжение, а также выбор режима. В случае с насосами часто применяют режим с ограничением тока, для конвейеров — режим с контролем момента. Время разгона настраивается экспериментально, начинают с больших значений, постепенно уменьшая до нужного.
Нужно настроить защитные функции: защиту от перегрузки, обрыва и перекоса фаз. При вводе в эксплуатацию лучше провести несколько испытаний на холостом ходу, затем под нагрузкой. Это поможет выявить и устранить возможные сбои на ранней стадии.
Польза от применения устройств безударного пуска многогранна: это и продление срока службы приводов, и уменьшение пусковых токов, а также общего энергопотребления при включении, и повышение безопасности, и снижение вибраций. Эти регуляторы применяют в различных отраслях промышленности: для управления насосами, компрессорами, вентиляторами, конвейерами, другими образцами техники.
Если нужно купить УПП, рекомендуем учитывать несколько факторов. Определите нужную мощность, вольтаж, количество фаз, тип нагрузки, а также дополнительные функции в случае, когда таковые необходимы. Соответствие характеристик конкретного софтстартера стоящим перед пользователем задачам — критически важный фактор для надёжной работы электропривода.
Корректно подобранное и настроенное УПП значительно повышает надёжность оборудования, увеличивая полезный ресурс. Это снижает расходы на ремонт и обслуживание, сокращает время простоя производственных линий. В итоге при продолжительном использовании инвестиции в качественные модели окупаются за счёт экономии на эксплуатационных расходах.
Выбор требует учёта многих факторов, а также специфики конкретного применения. Для получения максимальной выгоды будет полезна консультация со специалистами. Эксперты компании Суперайс помогут найти модель, учитывая особенности того или иного оборудования, а также то, как протекают отдельные виды технических процессов.
Суперайс предлагает модели иностранного производства и образцы, сделанные в России. В интернет-магазине можно приобрести простые бюджетные приборы и варианты с дополнительными функциями. Наши сотрудники проанализируют запросы вашей производственной линии, лаборатории, испытательного цеха или ремонтного сервиса и предложат наиболее подходящий вариант.
Мы предлагаем самые разные устройства плавного пуска, купить которые можно с доставкой. По Москве заказы доставляются курьером. В других городах России, а также странах СНГ работает доставка транспортной компанией. Возможен самовывоз.
Выбранное исходя из конкретных нужд устройство безударного пуска — залог надёжной работы электроприводов, а также адекватной экономии без ухудшения качества результатов. Обращение в Суперайс поможет максимально реализовать потенциал софтстартеров в самых разных условиях.
