Двигатели тяжелого режима работы

Режимы работы электродвигателей

Что нужно для правильного выбора электродвигателя? Его основные электрические характеристики – это:

• номинальное напряжение;
• номинальная мощность;
• скорость вращения вала.

Но двигатели могут работать по-разному. Самый легкий для электромотора режим работы описывается выражением «запустил и забыл». В момент запуска двигатель потребляет ток, в несколько раз больший номинального. Затем ток не изменяется во времени, механическая нагрузка на валу стабильна. При этом обмотки и магнитопроводы нагреваются до рабочей температуры, которая также остается постоянной.

Но двигатели приводят во вращение механизмы различного назначения. Некоторые из них требуют частых запусков и остановок, изменений направления вращения. Наглядный пример – работа электродвигателей в составе грузоподъемных механизмов: кранов, лебедок, тельферов. Оператор не даст отдохнуть электромотору, а будет манипулировать им столько, сколько потребуется для выполнения работы по перемещению груза. То же происходит с электродвигателями металлообрабатывающих станков: при установке детали, подгонке ее положения и в процессе обработки требуется неоднократные запуски и остановки станка и изменения направления вращения.

Нагрузка на валу также не всегда остается постоянной. В технологических процессах нередки случаи работы электродвигателей с резкопеременной загрузкой. Есть продукт – двигатель загружен, закончился – работает в холостую.

Все это приводит к изменению во времени электрических характеристик электродвигателей: тока и мощности. Но главное – изменяется характер нагрева обмоток и магнитопроводов. Потери на нагрев обмоток называются мощностью потерь в меди, а железа магнитопроводов – мощностью потерь в стали. Первые происходят за счет выделения тепла на активном сопротивлении обмотки, вторые – нагрева вихревыми токами, возникающими под действием магнитного поля. Для снижения потерь от вихревых токов магнитопроводы изготавливают из пакета тонких пластин. Их изолируют друг от друга, покрывая лаком. Но полностью избавиться от вихревых токов невозможно.

Так как при запуске двигатель потребляет повышенный ток, то и мощность, рассеиваемая в виде потерь в стали и меди, в момент пуска возрастает. Если после запуска мотор продолжает работу с постоянной нагрузкой, то пусковой нагрев не успевает оказать существенного влияния на его температуру. Если же запуски происходят постоянно, то установившаяся температура становится больше той, что была бы в случае продолжительной работы.

Перегрев электродвигателя снижает срок службы изоляции обмоток и стальных листов магнитопровода. При изготовлении ее рассчитывают на определенную температуру, а при ее превышении изоляция быстрее теряет свои характеристики.

Повреждение изоляции обмотки статора

Другим фактором, влияющим на срок службы электродвигателя, является механические воздействия на его детали. На проводник с током в магнитном поле действует сила, стремящаяся его переместить, сдвинуть с места. Прохождение пускового тока через обмотки приводит к увеличению на них механических нагрузок. Усилие передается на элементы, фиксирующие обмотки в пазах статора и ротора, расшатывает их.

Механические усилия испытывают и другие элементы конструкции электродвигателя: вал ротора, места крепления магнитопроводов, подшипники.

Почему нельзя учесть все эти факторы и изготавливать все электродвигатели способными им противостоять? Все дело в стоимости. Для ровной и продолжительной работы электродвигатель можно изготовить дешевле. А для эксплуатации в тяжелых условиях потребуются дополнительные усиления конструкции, изоляции, что вызовет удорожание двигателя в целом.

Поэтому, помимо основных электрических характеристик, электродвигателям устанавливают типовые режимы работы. Обозначаются они сокращениями от S1 до S10, и для каждого из них есть свое описание.

Рассмотрим основные особенности каждого из них.

1. S1 — продолжительный режим
2. S2 — кратковременный режим
3. S3 — повторно-кратковременный периодический режим
4. S4 — режим S3 с пусками
5. S5 — режим S3 с электрическим торможением
6. S6 — непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой
7. S7 — режим S6 с электрическим торможением
8. S8 — режим S6 с взаимозависимыми изменениями скорости вращения и нагрузки
9. S9 — режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения
10. S10 — режим с дискретными постоянными нагрузками и скоростями вращения

S1 — продолжительный режим

Самый легкий и простой режим работы. Электродвигатель, будучи включенным, работает продолжительное время с неизменной нагрузкой. Он разогревается до рабочей температуры, после чего параметры работы не изменяются.

S2 — кратковременный режим

Электродвигатель включается на непродолжительное время и постоянную нагрузку. Времени работы недостаточно для того, чтобы был достигнут номинальный тепловой режим, а времени паузы после нее хватает, чтобы двигатель остыл практически до температуры окружающей среды.

В обозначение режима после S2 добавляется числовое значение продолжительности нагрузки в минутах.

S3 — повторно-кратковременный периодический режим

Последовательность режимов S2, повторяющихся с определенной частотой. При этом двигатель работает с неизменной нагрузкой, время покоя сменяется временем работы. То пуска не влияет на установившуюся температуру.

После обозначения S3 в маркировке указывается коэффициент циклической продолжительности включения (К=∆tр/Т) в процентах.

S4 — режим S3 с пусками

В этом режиме продолжительность работы становится соизмеримой с продолжительностью пуска. В результате цикл работы выглядит так: «пуск-работа-остановка». Он циклически повторяется.

Параметрами режима являются:

• коэффициент К=∆tр/Т;
• момент инерции двигателя (Jд), в кг∙м 2
• момент инерции нагрузки (Jн), в кг∙м 2

Их значения указываются после знака S4.

S5 — режим S3 с электрическим торможением

По сравнению с предыдущим в цикл работы добавляется электрическое торможение, физический смысл которого – преобразование механической энергии вращения вала двигателя обратно в электрическую. При этом происходит отбор энергии от вала, и он быстрее останавливается.

Виды электрического торможения:

• реверсивное (запуск вращающегося электродвигателя в обратную сторону);
• реостатное (отключенная от сети обмотка статора подключается к тормозным резисторам);
• рекуперативное (энергия вращающегося мотора заряжает аккумуляторы или отдается в сеть);
• динамическое (отключенная от сети переменного тока отмотка статора подключается к источнику постоянного тока);
• комбинации способов между собой.

После обозначения S5 указываются параметры, аналогичные режиму S4.

S6 — непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой

Электродвигатель постоянно вращается, но циклически чередуется холостой ход и работа под нагрузкой.

Режим характеризуется коэффициентом К=∆tр/Т.

S7 — режим S6 с электрическим торможением

К режиму S6 добавляется торможение. Параметры те же, что и у S4.

S8 — режим S6 с взаимозависимыми изменениями скорости вращения и нагрузки

Как видно из названия, в этом режиме циклически изменяются нагрузка двигателя и частота его вращения. Причем эти два параметра связаны между собой. Измерение частоты вращения производится, например, путем изменения числа пар полюсов для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Параметры режима аналогичны S4, но приводятся для всех возможных частот вращения вала двигателя.

S9 — режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения

Угловая скорость и нагрузка изменяются произвольным образом, при этом возможна работа с перегрузкой, превышающей базовую нагрузку.

S10 — режим с дискретными постоянными нагрузками и скоростями вращения

Режим характеризуется наличием большого числа дискретных постоянных нагрузок. Им соответствуют определенные частоты вращения вала двигателя.

Kixx HD CI-4

Высококачественное полусинтетическое моторное масло для дизельных двигателей большегрузных автомобилей

ОПИСАНИЕ

Всесезонное моторное масло премиального качества Kixx HD, изготовленное на основе синтетических базовых масел Kixx LUBO (III группа), предназначено для тяжелых режимов эксплуатации четырехтактных дизельных двигателей.
Применение синтетической основы, изготовленной по технологии глубокого гидрокрекинга (VHVI технология), а также использование современного пакета присадок обеспечивают отличные эксплуатационные характеристики этому продукту. Моторное масло Kixx HD гарантирует надежную защиту двигателя при работе в обычных и тяжелых условиях работы техники.

ПРИМЕНЕНИЕ

• Парки европейских, азиатских и североамериканских дизельных двигателей с турбонагнетателем и без него.
• Коммерческий транспорт, включая современные двигатели с электронным управлением и системами снижения токсичности выхлопных газов EGR.
• Транспортные средства с эксплуатацией в режимах частых остановок: городские автобусы, уборочная техника и т.д.
• Современная строительная и сельскохозяйственная техника.
• Смешанные парки, включающие дизельные и бензиновые двигатели.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Снижение затрат на обслуживание автопарка

• Масло Kixx HD в процессе эксплуатации удерживает загрязнения во взвешенном состоянии, предотвращает засорение масляных фильтров, образование лаков и отложений на стенках цилиндров и обеспечивает поддержание чистоты деталей двигателя.

Сокращение эксплуатационных расходов

• Исключительная стойкость масла к окислению позволяет увеличить межсервисный интервал (см. требования и рекомендации автопроизводителей), что снижает затраты на эксплуатацию.

Увеличение срока службы двигателя.

• Современные противоизносные присадки, входящие в состав масла, эффективно предохраняют от износа цилиндропоршневую группу и блокируют образование задиров высоконагруженных деталей двигателя, работающих в условиях ограничной смазки.
• Базовые масла, изготовленные по технологии VHVI (высокий индекс вязкости), и высочайшая степень их очистки обеспечивают низкую испаряемость масла в камерах сгорания двигателя, т.е. снижают расход масла «на угар».

ТЕХНИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ

• API CI-4/SL; ACEA E7-12; MB 228.3; VOLVO VDS-3; MAN 3275; MTU Type 2; Mack EO-M Plus; Renault RLD-2; Cummins 20078 (одобрение), Cummins 20076, 77; Cat. ECF-1-a/ECF-2; Global DHD-1

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Предупреждение: данное описание (TDS) содержит типичные для выпускаемой продукции физико-химические показатели. Информация является справочной, компания оставляет за собой право вносить изменения.

12 важных вопросов о выборе преобразователя частоты

Из первой и второй части статьи вы узнали о преимуществах применения преобразователей частоты, а также об особенностях их выбора. Не менее важно учесть, в какой сфере планируется использовать преобразователь частоты, ведь при управлении насосами и, к примеру, конвейерным оборудованием приходится решать совершенно разные задачи.

Часть 3. Особенности применения ПЧ для различного оборудования

Преобразователь частоты для насосного оборудования: что он дает?

Артем Мошечков:

– В случае с насосным оборудованием чаще всего требуется защитить трубопровод от гидроударов во время запуска насоса, а сам электропривод — от преждевременного выхода из строя и работы в аварийном режиме. Немаловажное значение имеет оптимизация расхода электроэнергии и поддержание постоянного давления в системе водоснабжения.

Для решения этих задач требуется обеспечить плавный пуск насосов и плавное же изменение частоты вращения электродвигателя. Причем диапазон значений должен быть достаточно широк: во время пиковой нагрузки электропривод работает на номинальных оборотах, обеспечивая необходимый расход воды. При малом разборе поддерживается в рабочем состоянии, потребляя тот минимум электроэнергии, который необходим в данный момент. Также в сфере ЖКХ с помощью ПЧ возможно создание автоматизированной каскадной системы насосов, когда, в зависимости от разбора воды в жилых домах, работает один насос или, например, три. С помощью специальных функций преобразователь частоты позволяет экономить электроэнергию – это происходит за счет автоматической остановки работающего насоса при отсутствии расхода воды в системе.

С этой задачей справятся ПЧ следующих серий: CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-А400, ONI-M680. Однако наиболее удачным выбором станет преобразователь частоты ONI-A650, разработанный специально для применения в системах вентиляции и насосных установках. Уже в базовой конфигурации он содержит специальную плату каскадного управления насосами, что позволяет объединить до 5 насосов в единый каскад.

Преобразователь частоты ONI-К800 был применен нами в приводе насоса системы водоснабжения и в приводе конвейера. Зарекомендовал себя с положительной стороны. При настройке и в ходе эксплуатации легко монтировались силовые и контрольные кабели, преобразователь просто настраивался с лицевой панели. Обладает большим функционалом защит, большим количеством входов-выходов.

Какие преобразователи частоты подойдут для грузоподъемных механизмов (крановое оборудование, лебёдки)?

– Современный крановый механизм – очень сложная система. Поэтому преобразователь частоты для электропривода такого механизма должен соответствовать высоким требованиям: обладать высокой перегрузочной способностью (до 200%), уметь управлять механическим тормозом электродвигателя, иметь возможность подключения тормозного резистора (встроенный тормозной модуль) и организации обратной связи для регуляции скорости вращения электродвигателя. Последняя необходима для обеспечения быстрого обмена информацией между звеньями системы, непрерывного мониторинга всех процессов и точного управления параметрами во время работы сложнейшего кранового механизма.

Преобразователи частоты для электродвигателей грузоподъемных механизмов позволяют организовать надежное управление электроприводом при подъеме и опускании груза, поворотах стрелки, обеспечивая вертикальное и горизонтальное перемещение без раскачивания, с различными скоростями, таким образом гарантируя максимальную производительность.

В зависимости от модели крана это могут быть следующие виды частотных преобразователей: для обеспечения плавного перемещения крана можно порекомендовать серии CONTROL-L620 IEK ® , ONI-M680 и ONI-K800, а для надежной работы лебёдки подъёма в зависимости от задачи подойдут М680 и К800.

Как преобразователь частоты работает в случае с транспортерным и конвейерным оборудованием?

Артем Мошечков:

– При запуске таких механизмов возникает пусковой ток, превышающий номинальный в 6-7 раз, а также – большая нагрузка на детали механизма, и, как следствие, повышенный износ механизмов или перегрев электродвигателя. Это – самая частая причина отказов подобного оборудования. Далее, в процессе работы, привод обычно вращается с одинаковой скоростью. Поэтому для механизмов непрерывного транспорта очень важны плавный разгон и торможение без рывков, пробуксовок, остановок, а также постоянная заданная скорость движения. Следовательно, преобразователь частоты для данного оборудования решает задачи по обеспечению постоянной скорости транспортера или конвейера, повышению уровня надежности (так как значительно снижает количество отказов как механического, так и электрического происхождения), устранению перегрузок во время запуска.

Использование преобразователей частоты с электродвигателями конвейеров и транспортеров позволяет не просто автоматизировать запуск, регулирование скорости и остановки ленты, но и создавать более сложные алгоритмы работы оборудования (зависит от выбранной модели ПЧ и подключенных датчиков).

«Преобразователь частоты CONTROL-L620 IEK ® номинальной мощностью 5.5 был установлен нами на подающем конвейере в установке № 2 для сушки травяной муки. Режим работы преобразователя — круглосуточный старт-стопный. Оборудование зарекомендовало себя с положительной стороны. Во время тестирования все функции работали в заявленном штатном режиме, замечаний во время эксплуатации выявлено не было».

Есть ли смысл использовать преобразователи частоты для вентиляторного оборудования?

– Есть. ПЧ для вентиляторного оборудования регулирует скорость вращения вала электропривода, позволяя экономить на электричестве. В случае установки дополнительного датчика, который передает оперативные данные о текущей потребности в воздухе на преобразователь, последний изменяет скорость вращения электродвигателя. Это позволяет экономить электроэнергию на 20-40%. Кроме того, ПЧ надежно защищает электропривод вентилятора от бросков тока и перегрузок за счет плавного пуска и такой же плавной остановки вала.

Можно порекомендовать к установке на вентиляторное оборудование преобразователи частоты следующих серий: ONI-A650, CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-A400.

«Тяжелый» или «нормальный» режим работы преобразователя частоты – какой выбрать?

Артем Мошечков:

– Современные ПЧ обеспечивают пуск и работу двигателей в нормальном или тяжелом режиме. Для их обозначения используются аббревиатуры ND – нормальный и HD – тяжелый.

В режиме ND величина вращающего момента постоянна, независимо от скорости вращения двигателя. В частности, таким образом работают насосы.

Тяжелый режим (НD) характеризуется нагрузкой с переменным вращающим моментом – как в случае с экструдерами, конвейерами, компрессорами. При этом существуют частотные преобразователи, которые поддерживают сразу два указанных режима, что позволяет экономить бюджет при проектировании различных систем. Например, преобразователи частоты IEK ® серий CONTROL-A310 и L-620 могут работать как в ND-режиме, так и в режиме HD. Также оба режима поддерживают ПЧ ONI-М680.

Разобраться в многообразии преобразователей частоты, предлагаемых на рынке, на самом деле не так сложно. Главное – отдавать предпочтение надежным и высокотехнологичным продуктам.

Кроме того, всегда можно обратиться за консультацией к специалистам Академии IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 22 или электронной почте sdo@iek.ru, а также в техническую поддержку IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 27 (с 9-00 до 17-30 мск, кроме выходных) или по электронной почте helptd@iek.ru.

IEK GROUP © 1999-2021 Все права защищены.

• instagram
• Facebook
• Вконтакте
• YouTube
• Одноклассники
• Яндекс Дзен

Устройство плавного пуска (УПП)

Электрические двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором отличаются простотой конструкции, невысокой стоимостью и являются самыми распространенными электрическими машинами. Однако, электродвигатели такого типа имеют недостатки, препятствующие их применению в ряде случаев.

При непосредственном пуске электродвигателя от коммутирующего электроаппарата момент на валу превышает номинальный в 1,5 – 2 раза, потребляемый двигателем ток в 3-8 раза.

Для того чтобы устранить эти недостатки, используют устройства плавного пуска или УПП (устройство плавного пуска). Эти устройства предназначены:

• Для обеспечения плавного пуска и остановки.
• Для снижения величины пускового тока.
• Для синхронизации пускового момента с фактическим моментом нагрузки на валу.

До появления электронных устройств для ограничения пускового момента и тока широко применялись механические тормоза, муфты, реакторы, пусковые резисторы. Использование электронных УПП более эффективно. Уменьшение величины тока и момента при включении двигателя через устройство плавного пуска достигается плавным увеличением напряжения в обмотках электрической машины.

Сферы применения устройств плавного пуска

Прежде чем ознакомиться с параметрами выбора УПП, рассмотрим, при каких режимах пуска и условиях требуется установка этого электроаппарата.

По нагрузке и разности пусковых и номинальных токов различают следующие типы пусков электродвигателей:

• Легкий пуск. При запуске электропривода ток не превышает номинального значения умноженного на три, переходной процесс длится не более 20 секунд. Для такого оборудования используют простейшие УПП.
• Тяжелый пуск. В производственном оборудовании со значительной инерцией или с запуском под нагрузкой, токи возрастают более чем в 4 раза, длительность переходного процесса составляет более 30 секунд.
• Особо тяжелый пуск. При таких условиях величина пускового тока может составлять 6-ти, 8-ми кратное значение от номинала. Разгон электродвигателя также занимает значительное время.

УПП применяются в составе электропривода различного производственного оборудования и технологических установках с тяжелыми и особо тяжелыми условиями пуска. Кроме того, их применение обосновано:

• При ограниченной мощности электросети. Пусковые токи создают перегрузку, при которой падает напряжение, срабатывает защита, перегреваются и отключаются генераторы. В таких случаях установка УПП является решением проблемы. При этом следует учесть, что устройство снижает пусковой ток в лучшем случае в 2,5 раза. Если мощности сети недостаточно, следует установить частотный преобразователь.
• При недопустимости быстрого пуска. При непосредственном запуске момент на валу электродвигателя гораздо выше номинального. Это приводит к ударным нагрузкам на механическую часть оборудования, вызывает его поломки. УПП обеспечивает ограничение пускового момента и с успехом решает эту проблему.

При срабатывании автоматического выключателя до того, как вал двигателя достигает номинальной скорости вращения, также же может помочь установка устройства плавного пуска.

• На электроприводе насосных агрегатов. При пуске с повышенным моментом и резкой остановке насосных установок в сети возникают гидравлические удары, повреждающие запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы, трубопровод. Плавный пуск и остановка агрегатов, которые обеспечивают УПП, позволяет избежать этих проблем.
• На вентиляционном оборудовании. Высокий пусковой момент вызывает обрыв ременной передачи, увеличивает износ подшипников. Вентиляторы также требуют плавного запуска и остановки приводного двигателя.
• На компрессорном оборудовании и центрифугах. Для привода такого оборудования необходимо согласование момента на валу и фактической нагрузки. Пульсации, возникающие при резком пуске и разгоне электродвигателя, отрицательно сказываются на работе таких промышленных установок.
• На мельницах, дробильных установках и другом оборудовании с постоянным моментом нагрузки. Использование привода с УПП исключает механические удары при запуске.
• На конвейерах и других промышленных установках с приводом через редуктор. Применение УПП снижает ударную нагрузку на шестеренки и продлевает срок службы оборудования.

Характеристики УПП

Основными критериями выбора УПП являются диапазон ограничения тока, степень защиты корпуса, допустимое количество пусков за единицу времени, номинальный ток и напряжение, допустимая мощность электродвигателя, возможность параллельного включения шунтирующего электроаппарата. Выбор устройства осуществляется по стандартным методикам.

При выборе УПП также необходимо учесть наличие следующих функций:

• Запуск в функции тока или напряжения. Устройства плавного пуска с такой функцией применяют при ограниченной мощности питающей сети. Такие УПП позволяют осуществлять регулировку тока и избежать перегрева кабелей, сработки защиты, остановку генераторов, чувствительных к резким колебаниям потребляемого нагрузкой тока. Для технологического оборудования, где недопустим быстрый пуск с повышенным моментом, используют УПП с пуском в функции напряжения. Такие устройства плавно увеличивают напряжение в обмотках электрических машин. Для более точной регулировки используют УПП с обратной связью по току и напряжению.
• Количество фаз. Для пуска электродвигателей используются УПП с регулировкой электрических параметров по одной, двум и трем фазам. Устройства первых двух типов используются для привода оборудования с нечастым запуском, так как несимметричная нагрузка в момент пуска отрицательно сказывается на работе электрической машины.
• Наличие шунтирующего контактора. При завершении переходного процесса целесообразно отключить подачу тока через устройство плавного пуска, чтобы исключить перегрев симистров. Это достигается параллельным включением в цепь контактора, который замыкает силовые контакты после разгона электродвигателя. Существуют модели УПП, не предусматривающие параллельного подключения контакторов, однако, для мощного двигателя лучше выбрать устройство с шунтирующим коммутирующим аппаратом.
• Функции защиты. Многие УПП имеют встроенную защиту от перегрева самого устройства, изменения частоты питающего напряжения, снижения величины выходного тока, а также функции отключения нагрузки при превышении времени разгона, обрыва фаз, неравномерной нагрузки. В некоторых моделях также возможно подключение датчика нагрева обмоток электродвигателя. Для защиты привода с УПП от коротких замыканий необходимы предохранители или автоматические выключатели.
• Функции регулирования скорости. Существуют УПП, где реализована возможность снижения частоты вращения электродвигателя. Однако, УПП не заменяют частотный преобразователь. Регулировка скорости осуществляется ступенчато. При длительной работе на пониженной скорости УПП сильно перегревается. Устройство плавного пуска не обеспечивает долговременной работы двигателя в режиме пониженной скорости. Такие режимы применяются при регулировке и наладке производственного оборудования.
• Режим торможения. Для приводов инерционного оборудования следует выбрать УПП с функцией торможения. В этом режиме на обмотки электродвигателя подается напряжение, вызывающее торможение электрической машины. Такие устройства применяют для подъемников, транспортеров, тяговых вентиляторов.
• Контроль состояния байпасного контактора. При незамкнутых силовых контактах шунтирующего контактора по достижении номинальной частоты вращения ротора электродвигателя, УПП осуществляет отключение привода.
• Пуск с максимальным моментом. Устройства плавного пуска с этой функцией подают на обмотки номинальное напряжение питающей сети. После резкого пускового толчка, напряжение ограничивается. Далее разгон электрической машины осуществляется в плавном режиме. УПП с такой функцией используется для приводов оборудования с включением под значительной нагрузкой.

Преимущества УПП

Включение УПП в состав электропривода дает следующие преимущества:

• Возможность использования мощных двигателей при маломощных электрических сетях. Ограничение бросков тока позволяет избежать срабатывания защитных электроаппаратов, перегрева обмоток трансформаторов, питающих токоведущих линий, перегрузок и остановок генераторов, а также снижения напряжения в сети, которое негативно влияет на другие электроприемники. Использование УПП позволяет устанавливать промышленное оборудование с тяжелыми и особо тяжелыми условиями пуска при ограничении мощности сети питания, когда применение другого электрооборудования для снижения тока пуска невозможно.
• Снижение износа электродвигателей. Пусковые токи вызывают перегрев обмоток, старение их изоляции, перегрев и коррозию контактных групп, а также к преждевременному износу коммутирующих аппаратов. Увеличение крутящего момента при прямом запуске приводит к увеличению нагрузки на подшипники и другие механические элементы электродвигателя. Плавный пуск позволяет продлить срок эксплуатации двигателей и увеличить промежутки между ТО (техническим обслуживанием) и ремонтами электрических машин.
• Уменьшение износа промышленного оборудования. Использование УПП обеспечивает плавный разгон. Это снижет ударные нагрузки на шестеренчатые редукторы, ременные приводы и другие механизмы.
• Обеспечение безопасности технологических процессов. Многие примышленные установки нельзя резко останавливать и запускать. Например, быстрый пуск насосных агрегатов приводит к гидроударам и возникновению аварийных ситуаций. Использование УПП снижает вероятность аварий.
• Возможность отказаться от механических устройств для торможения, а также электротехнических устройств для ограничения тока. Устройство плавного пуска заменяют тормозные муфты, реакторы, а также другое оборудование.
• Невысокая стоимость. Средняя стоимость УПП ниже цены частотных регуляторов. В ряде случаев установки УПП достаточно для корректной работы привода.
• Наличие защиты от ненормальных и аварийных режимов работы. Некоторые модели УПП защищают от пропадания фаз, несимметричной нагрузки и других аномальных режимов.
• Возможность встраивания в системы автоматизации. УПП с микропроцессорными устройствами управления поддерживают протоколы связи с удаленными ПК. Контроль и управление приводами с такими УПП можно осуществлять в автоматическом режиме.
• Снижение электромагнитных помех. При регулировании пуска по всем трем фазам, уменьшается интенсивность магнитного поля, которое создается двигателем при пуске. При использовании УПП отпадает необходимость установки дополнительных фильтров на слаботочных линиях, чувствительных к наводкам.

Установка УПП дает неплохой экономический эффект. Он достигается снижением затрат на ТО и ремонт электродвигателей и технологического оборудования, экономии электроэнергии, расходов на закупку более мощных коммутирующих электротехнических устройств, дополнительную защиту.

Схема УПП

Схема наиболее распространенных УПП выполняется на базе ключей из встречно-параллельно включенных тиристоров.

Плавная регулировка напряжения на обмотках достигается постепенным изменением угла проводимости полупроводниковых элементов путем подачи импульсов на управляющие электроды. После достижения номинального напряжения на обмотках включается шунтирующий контактор. При торможении электрической машины вначале отключается параллельно включенный коммутирующий аппарат, затем с генератора пусковых импульсов поступают сигналы, постепенно уменьшающие угол проводимости тиристоров до полной остановки электродвигателя.

На рисунке представлена схема УПП с регулировкой по одной фазе. Такое устройство отличается невысокой стоимостью. Однако, при пуске возникает несимметричная нагрузка, увеличивается нагрев электромашины, возникают электромагнитные помехи. УПП такого типа используют для привода промышленного оборудования с нечастыми пусками.

Для оборудования с тяжелыми условиями запуска применяют УПП с регулировкой по 2-м фазам.

Для технологических установок с особо тяжелыми условиями запуска и частыми включениями и отключениями привода используют УПП с симисторными ключами на всех трех фазах и обратной связью по току или напряжению. Их использование не вызывает дисбаланса тока на фазах, увеличения электромагнитных помех при запуске и торможении электрической машины.