тиристорный контактор
"Новости Электротехники № 1 (37)"Низковольтные асинхронные двигатели
1(49) 2008
< Предыдущая ] [ Следующая >
НИЗКОВОЛЬТНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИПРЕИМУЩЕСТВА ТИРИСТОРНЫХ ПУСКОВЫХ УСТРОЙСТВ
Анатолий Загорский, д.т.н., профессор, заведующий отделом машинно-вентильных систем, энерго- тиристорный контактор ресурсосберегающих технологий
Зоя Захарова, к.т.н., заведующий сектором автономных систем электроснабжения тиристорный контактор нетрадиционных источников энергии
Игорь Пар, к.т.н., ведущий научный сотрудник
ОАО «ВНИИЭ», г. Москва
В последние годы большое распространение во всем мире получают тиристорные пусковые устройства, или, как их ещё называют, устройства плавного пуска, предназначенные для управления пусковыми режимами тиристорный контактор режимами останова трехфазных низковольтных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Эти устройства обеспечивают управляемые функции: безударный пуск с наиболее благоприятным для приводного механизма режимом, режим останова, защиту от анормальных режимов тиристорный контактор диагностику как при пуске, так тиристорный контактор в рабочем режиме. О принципах работы тиристорных пусковых устройств, их характеристиках, областях применения рассказывают наши московские авторы.
Схема
На рис. 1 приведены типичные кривые изменения пускового тока (рис.1а) тиристорный контактор пускового момента (рис. 1б) при прямом пуске (кривые 1), при пуске переключением со звезды на треугольник (кривые 2) тиристорный контактор при применении тиристорного пускового устройства (ТПУ) (кривые 3). Анализ показывает, что применение управляемого пуска позволяет существенно уменьшить вредные динамические воздействия на двигатель тиристорный контактор приводной механизм и, следовательно, увеличить срок службы электропривода. Если не требуется регулировать частоту вращения приводного механизма, то применение ТПУ позволяет с минимальными затратами решить все проблемы, связанные с обеспечением управляемого пуска тиристорный контактор останова двигателя.
Несмотря на большое разнообразие устройств рассматриваемого класса, можно констатировать, что на сегодняшний день подавляющее большинство устройств мощностью от 1 до 400 кВт на напряжение до 660 В строятся по одной тиристорный контактор той же схеме силовой части, известной с конца 20-х годов прошлого века, тиристорный контактор обладают некоторым стандартным набором функций.
Эта схема представляет собой тиристорный регулятор напряжения с фазовым управлением, представленный на рис. 2а. Между силовой питающей сетью тиристорный контактор асинхронным двигателем установлены 6 полупроводниковых управляемых вентилей (тиристоров), импульсы управления которыми формируются специальной системой управления. Изменение угла управления тиристорами приводит к изменению действующего значения напряжения на выходе ТПУ тиристорный контактор соответственно к изменению частоты вращения приводного двигателя.
Формируя требуемые характеристики процесса нарастания напряжения при пуске тиристорный контактор процесса уменьшения напряжения при останове, можно формировать требуемые показатели кривых разгона (пуска) тиристорный контактор останова приводного двигателя. Выпускаются подобные устройства тиристорный контактор в реверсивном исполнении, которое отличается наличием дополнительных вентилей, обеспечивающих изменение направления вращения (рис. 2б).
Теория работы таких устройств достаточно подробно описана в литературе [1, 2, 3]. Там же сформулированы требования к их системе управления. Развитие микроэлектроники привело к тому, что в настоящее время ядро системы управления выполняется, как правило, на микроконтроллере, что позволяет реализовывать алгоритмы управления двигателем практически любой степени сложности тиристорный контактор обеспечивать выполнение любых требуемых функций.
Сравнение выполняемых функций устройств различных производителей позволяет сказать, что подавляющее большинство устройств реализует следующие основные функции:
управление пусковым режимом;
управление режимом останова;
управление рабочим режимом;
защитные функции;
вспомогательные функции;
интерфейс между устройством тиристорный контактор оператором;
интерфейс между устройством тиристорный контактор управляющим элементомверхнего уровня.
Рис. 1. Типичные кривые изменения пускового тока тиристорный контактор пускового момента
Кривые 1 – при прямом пуске,
кривые 2 – при пуске переключением со звезды на треугольник,
кривые 3 – при применении ТПУ
а)
б)
Рис. 2. Тиристорный регулятор напряжения/em>
а)
б)
Рис. 3. Кривые изменения напряжения на двигателе в режиме пуска:кривая 1 – экспотенциальный закон,
кривая 2 – линейный закон,
кривая 3 – кусочно-линейный закон
Рис. 4. кривая 1 – экспотенциальный закон,
кривая 2 – линейный закон,
кривая 3 – кусочно-линейный закон
Рис. 5. кривая 1 – экспотенциальный закон,
кривая 2 – линейный закон,
кривая 3 – кусочно-линейный законкривая 1 – экспотенциальный закон,
кривая 2 – линейный закон,
кривая 3 – кусочно-линейный закон
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Основная задача, решаемая при пуске, – получение плавного нарастания тока, момента тиристорный контактор частоты вращения двигателя. При использовании ТПУ она обеспечивается плавным нарастанием напряжения на двигателе, изменяющегося по выбранному закону. На рис. 3 приведены типичные кривые изменения напряжения на двигателе в режиме пуска. ТПУ позволяет начать пуск двигателя не при нулевом, тиристорный контактор при некотором начальном моменте, величина которого задается уровнем начального напряжения (U1 на рис. 3).
Для механизмов с фрикционным характером нагрузки может применяться пуск с одним или несколькими начальными импульсами тока (так называемый «кик-старт») (рис. 4), применение которого позволяет устранить проскальзывание шкивов тиристорный контактор фрикционов.
При ограничениях по мощности силовой питающей сети ТПУ может работать в режиме ограничения (стабилизации) пускового тока, величина которого выбирается из условий создания момента, достаточного для приведения механизма во вращение, с одной стороны, тиристорный контактор исключения недопустимой перегрузки питающей сети – с другой.
Регулирование напряжения при останове позволяет так же, как тиристорный контактор при пуске сформировать требуемые динамические характеристики привода. Плавное уменьшение напряжения на двигателе (кривая 1 на рис. 5) исключает возникновение опасных перенапряжений и, как следствие, приводит к большему сроку службы изоляции по сравнению с отключением контактной аппаратурой. При использовании ТПУ для привода насосного оборудования применение специального алгоритма торможения двигателя (кривая 2 на рис. 5) позволяет исключить обратный гидродинамический удар тиристорный контактор удар обратного клапана. В ряде устройств реализовано торможение двигателя постоянным током, тиристорный контактор при реверсивном исполнении – торможение противовключением по специальному алгоритму.
По окончании процесса пуска тиристоры переводятся в режим постоянного включения или могут шунтироваться специальным контактором (на рис. 2 – контакты 1К, 2К, 3К), который подключает двигатель напрямую к сети. Применение шунтирующего контактора позволяет повысить КПД устройства, увеличить срок службы тиристоров тиристорный контактор исключить влияние полупроводниковых элементов на сеть.
Некоторые производители рекламируют наличие в ТПУ режима энергосбережения, хотя только некоторые из них её действительно имеют. В соответствии с алгоритмом, принятым изготовителем, ТПУ в зависимости от нагрузки двигателя тиристорный контактор режима работы электропривода регулирует напряжение на двигателе, минимизируя потребление электродвигателем активной тиристорный контактор реактивной мощностей [4]. Как показала практика, установка ТПУ с функцией энергосбережения на механизмах с переменной нагрузкой на валу позволяет сократить на некоторых механизмах (ленточные машины, фрезерные станки) потребление активной энергии до 15%, реактивной энергии – до 30–50%. При этом следует учитывать, что включение этой функции для асинхронных двигателей (АД) мощностью более 20–30 кВт не приносит существенной экономии, тиристорный контактор в некоторых случаях может вызвать тиристорный контактор увеличение потребления за счет несинусоидальности кривых напряжения тиристорный контактор тока на двигателе [4].
ФУНКЦИИ ЗАЩИТЫ
Дополнительно к функциям управления пусковыми режимами тиристорный контактор режимами останова, ТПУ снабжаются функциями защиты АД тиристорный контактор защиты ТПУ от аварийных режимов. К стандартным функциям относятся:
защита от короткого замыкания на выходе ТПУ;
защита от заклинивания вала двигателя при пуске;
защита от перегрузки по току в рабочем режиме;
защита от недопустимого снижения напряжения на входе ТПУ;
защита от недопустимого повышения напряжения на входе ТПУ;
защита от обрыва фаз;
защита от невключения шунтирующего контактора (при наличии);
защита от несимметрии входного напряжения;
защита от обратного чередования фаз на входе;
тепловая защита двигателя;
защита от пробоя силового тиристора;
защита при потере управляемости тиристора.
Тепловая защита двигателя предполагает наличие встроенного в обмотку двигателя датчика температуры, тиристорный контактор в системе управления предусматривается только наличие соответствующего входа тиристорный контактор системы обработки. При отсутствии такого датчика осуществляется так называемая косвенная тепловая защита, которая основывается на той или иной тепловой модели двигателя, закладываемой изготовителем в программное обеспечение микроконтроллера.
Кроме рассмотренных функций, некоторые изготовители закладывают в ТПУ датчики сопротивления изоляции тиристорный контактор возможность сушки обмотки постоянным или переменным током.
Система управления
Интерфейсная часть системы управления содержит, как правило, две части: интерфейс оператора тиристорный контактор интерфейс оборудования.
Интерфейс оператора выполняется обычно на основе жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) тиристорный контактор клавиатуры, расположенных на лицевой панели устройства. С помощью ЖКИ тиристорный контактор клавиатуры производится программирование устройства тиристорный контактор на ЖКИ выводится информация о режимах работы устройства. Ряд изготовителей недорогих устройств малой мощности реализует интерфейс оператора на основе светодиодной индикации тиристорный контактор микропереключателей (устанавливаемых перемычек).
Интерфейс оборудования предполагает развитую систему ввода управляющих сигналов тиристорный контактор вывода сигналов о состоянии устройства. Так, команды «пуск/стоп» могут приниматься в виде уровней напряжения, унифицированных токовых сигналов или сигналов типа «сухой контакт». Последние модели устройств содержат в своем составе последовательные каналы связи на основе шин RS-232, RS-432, CAN, через которые может производиться как программирование устройства, так тиристорный контактор задание команд пуска/останова тиристорный контактор считывание информации о режиме работы. Общее количество входных, выходных сигналов может достигать 15–20 каналов.
Производители
В настоящее время ТПУ выпускают такие мировые производители, как ABB, Siemens, Emotron AB, Softronic, Telemecanique, Ansaldo тиристорный контактор ряд других. Выпуск ТПУ освоили тиристорный контактор российские фирмы.
Большинство фирм выпускает ТПУ в виде моноблока, в котором размещаются силовая часть, система управления тиристорный контактор вспомогательные элементы. Следует отметить, что большинство зарубежных устройств не имеют в своем составе шунтирующего контактора, тиристорный контактор в системе управления предусматриваются только элементы управления внешним контактором.
В качестве примера отечественного ТПУ можно привести ТПУ4К на мощности 55–160 кВт [5]. Оно построено по классической схеме, имеет встроенный шунтирующий контактор тиристорный контактор использует в качестве ядра системы управления микроконтроллер производства Atmel. Интерфейс оператора комбинированный, включающий в себя ЖКИ, подключаемую на время ввода параметров клавиатуру тиристорный контактор ряд потенциометров, задающих величины токовых уставок для различных режимов работы. ТПУ имеет следующие функции защиты: от установившегося короткого замыкания на выходе ТПУ; от заклинивания вала двигателя при пуске; от перегрузки по току в рабочем режиме; от обрыва фаз; от невключения шунтирующего контактора; тепловая защита двигателя.
При срабатывании любой защиты ТПУ отрабатывает процедуру останова двигателя в соответствии с алгоритмом, оптимизированным для конкретного вида привода. ТПУ выполнен инвариантным по отношению к чередованию фаз на входе, поэтому не нуждается в защите от неправильной фазировки питающей сети. Из сервисных функций следует отметить наличие выхода, сигнализирующего о безаварийном окончании процесса пуска.
Большое разнообразие пусковых устройств различных производителей, имеющих примерно одинаковые технические характеристики, заставляет потребителей обращать внимание на стоимостные, эксплуатационные тиристорный контактор «пользовательские» характеристики.
Примечателен тот факт, что изделия отечественных производителей существенно дешевле, чем зарубежные. Кроме того, некоторые отечественные производители, в отличие от иностранных, в цену устройства закладывают затраты на ввод в эксплуатацию, адаптацию изделия к конкретному приводу тиристорный контактор оптимизацию его характеристик применительно к конкретному механизму. Наличие микроконтроллера позволяет отдельным отечественным производителям оперативно адаптировать алгоритмы тиристорный контактор параметры под требования конкретного заказчика тиристорный контактор конкретного вида привода, в то время как представители западных компаний таких услуг не предоставляют.
Сферы применения
Практически невозможно определить отрасль промышленности, в которой бы не нашли применение ТПУ.
Так, в технологическом оборудовании, служащем для обработки волокнистых материалов (ленточные, ровничные, прядильные, чесальные машины тиристорный контактор т.д.), применение плавного пуска без управления торможением позволяет резко снизить обрывность нити тиристорный контактор тем самым улучшить качество готовой продукции, увеличить ее выпуск за счет сокращения расхода сырья тиристорный контактор материалов.
В деревообрабатывающем производстве ТПУ находят применение как на приводах конвейеров для исключения динамических ударов транспортирующего элемента, так тиристорный контактор в прессовом производстве, где происходит частое включение насоса, создающего давление (цикл прессования 5–7 мин.).
При работе двигателя с механизмами, работающими на линию с противодавлением, в свою очередь очень важно притормозить двигатель при его останове. Например, использование плавного пуска тиристорный контактор торможения у насосных агрегатов позволяет избавиться от гидравлических ударов в трубопроводе тиристорный контактор быстрого выхода из строя обратных клапанов, у ленточных транспортеров – от обрыва ленты, у подъемников – повысить комфортность перевозки людей.
Таким образом, применение ТПУ позволяет:
устранить ударные токи в питающей сети тиристорный контактор АД при его пуске;
снизить пусковые токи в АД;
устранить механические ударные воздействия как на АД, так тиристорный контактор на приводной механизм;
уменьшить тепловые воздействия на АД;
снять перенапряжения при останове АД;
сократить время поиска неисправности;
повысить надежность эксплуатации тиристорный контактор срок службы АД.
Литература
1. Шубенко В.А., Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. – М.: Энергия, 1972.
2. Петров Л.П. Управление пуском тиристорный контактор торможением асинхронных двигателей. – М.: Энергоиздат, 1981.
3. Браславский И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Пар И.Т., Захарова З.А. Энергосберегающие микропроцессорные регуляторы напряжения для асинхронного привода. Электротехническая промышленность. Сер. 08. Электропривод: Обзор. информ. 1990. Вып. 28. – М.: Информэлектро,1990.
5. www.vniie.ru
разделы
электрический прочность
стеклянный перегородка
крутой xxx видео
огнестойкий краска
тиристорный контактор