Дипломний проект - Плавний пуск, регулятор напруги на активно-індуктивних навантаженнях - файл n2.doc

1.1. Функції УВП

Пуск асинхронних короткозамкнутих двигунів прямим підключенням до мережі зазвичай супроводжується великим пусковим струмом, що перевищує номінальне значення в кілька разів. Момент двигуна при прямому пуску може досягати значень, істотно перевищують номінальне. Це призводить до великих навантажень як на механізм, що приводиться в дію, так і на мережу живлення. Для ряду механізмів потрібне плавне збільшення або зменшення моменту двигуна в процесі розгону, уповільнення або гальмування. Для вирішення цієї проблеми використовуються спеціальні пускові пристрої, що дозволяють знизити пусковий струм та момент двигуна.

Застосування УПП дозволяє:

обмежити пікові механічні навантаження як двигуна, так і механізму;
виконати м'який, без поштовхів пуск;
обмежити пусковий струм;
підвищити коефіцієнт потужності;
заощаджувати енергію при роботі двигуна в ненавантаженому режимі;
виключити піки струму при перемиканні;
у ряді випадків виключити застосування муфт ковзання та гідромуфт;
відмовитися від контакторів, або проводити комутацію контакторів без струму.

УПП забезпечують керовані функції: захист від анормальних режимів та діагностику як при пуску, так і в робочому режимі, ненаголошений пуск - пуск зі зниженим пусковим моментом з найбільш сприятливим для приводного механізму режимом, режим зупинки. Ненаголошений пуск здійснюється подачею напруги на двигун за експоненційним законом. При цьому пусковий момент може знижуватися приблизно 10 разів у порівнянні з прямим пуском. Під керованим пуском розуміються також складний пуск (затягнутий пуск), коли час пуску регулюється в межах 0,2 - 60 с,пуск із відсіканням струму, при цьому пускові струми за час пуску не перевищують заданого струму відсічення. У режимі пуску з відсіканням струму значення пускових струмів (струмів відсікання) можна встановлювати в межах Iпуск = Iн ч 6Iном, де Iном – номінальний струм двигуна.

Загальним результатом застосування УПП є підвищення надійності роботи електроприводу та встановлення.

Застосування керованого пуску дозволяє істотно зменшити шкідливі динамічні на двигун і приводний механізм і, отже, збільшити термін служби електропривода. Якщо не потрібно регулювати частоту обертання приводного механізму, то застосування ТПУ дозволяє з мінімальними витратами вирішити всі проблеми, пов'язані із забезпеченням плавного пуску та зупинки двигуна.

Основне завдання, яке вирішується при пуску - отримання плавного наростання струму, моменту та частоти обертання двигуна. При використанні ТПУ вона забезпечується плавним наростанням напруги на двигуні, що змінюється за вибраним законом.

Незважаючи на велику різноманітність пристроїв, що розглядається класу, можна констатувати, що на сьогоднішній день переважна більшість пристроїв потужністю від 1 до 400 кВт на напругу до 660 В будуються за однією схемою силової частини, відомої з кінця 20-х років минулого століття, і мають деякий стандартний набір функцій. Ця схема є тиристорним регулятором напруги з фазовим управлінням.

Порівняння виконуваних функцій пристроїв різних виробників дозволяє сказати, що переважна більшість пристроїв реалізує такі основні функції:

управління пусковим режимом;
управління режимом зупинки;
управління робочим режимом;
захисні функції;
допоміжніфункції;
інтерфейс між пристроєм та оператором;
інтерфейс між пристроєм та керуючим елементом верхнього рівня.

Додатково до функцій управління пусковими режимами та режимами зупинки, ТПУ забезпечують функції захисту АТ і захисту ТПУ від аварійних режимів. До стандартних функцій відносяться:

захист від короткого замикання на виході ТПУ;
захист від заклинювання валу двигуна при пуску;
захист від перевантаження струму в робочому режимі;
захист від неприпустимого зниження напруги на вході ТПУ;
захист від неприпустимого підвищення напруги на вході ТПУ;
захист від обриву фаз;
захист від невключення шунтуючого контактора (за наявності);
захист від несиметрії вхідної напруги;
захист від зворотного чергування фаз на вході;
тепловий захист двигуна;
захист від пробою силового тиристора;
захист при втраті керованості тиристора.

1.2. Області застосування УПП

Практично неможливо визначити галузь промисловості, в якій не знайшли б застосування УПП. Розглянемо деякі з них:

1) Центрифуги мають великий момент інерції та потребують тривалого часу розгону. Крім того, можуть містити кінематичні передачі. Плавний пуск захищає їхню відмінність від великих навантажень.

2) Вентилятори подібно до центрифуг, також мають велику інерцію, вимагаючи тривалого часу розгону. Прямий пуск викликає велике навантаження на мережу. Плавний запуск вирішує цю проблему. При прямому пуску та жорсткій мережі виникають великі навантаження в кінематиці (ременна та ін передачі), в підшипниках. Може виникати ковзання в ремінних передачах.Плавний пуск виключає, або, принаймні, зменшує пов'язані з цим проблеми.

При пуску вентиляторів навантажувальний момент знаходиться у квадратичній залежності від частоти обертання (М

Вентилятори здебільшого мають великий момент інерції (від 10 – до 200 – кратного значення моменту інерції двигуна). Аналогічні характеристики мають повітродувки, машини з відцентровим принципом управління, корабельні приводи, центрифуги і т.д.

3) У технологічному обладнанні, що служить для обробки волокнистих матеріалів (стрічкові, рівнинні, прядильні, чесальні машини і т.д.), застосування плавного пуску без управління гальмуванням дозволяє різко знизити обривність нитки і тим самим покращити якість готової продукції, збільшити її випуск за рахунок скорочення витрати сировини та матеріалів.

4) Навантаження млина може змінюватись у широких межах, вимагаючи високого пускового моменту. Вони часто застосовуються приводи з двигунами з фазним ротором. У разі невеликої маси млина можлива успішна заміна приводу з фазним ротором на двигун із короткозамкненим ротором та пристроєм плавного пуску.

На кульових млинах, токарних верстатах, мотальних і лущильних машинах момент, що вимагається від двигуна, обернено пропорційний частоті обертання (М

5) При застосуванні УПП у приводі ліфтів можна підвищити комфортабельність їзди.

6) У деревообробному виробництві УПП знаходять застосування як на приводах конвеєрів для виключення динамічних ударів елемента, що транспортує, так і в пресовому виробництві, де відбувається часте включення насоса, що створює тиск (цикл пресування 5-7 хв.).

7) У мішалках, на початку процесу перемішування в'язких або твердих матеріалів момент навантаження швидко зростає при зростанні швидкості,створюючи навантаження в силових передачах та кріпленнях. Цю проблему можна вирішити за допомогою УПП.

8) При прямому пуску або ступінчастому пуску (зупинці) насосних установок можуть виникати хвилеподібні коливання середовищ, що перекачуються в трубопроводах, що викликають гідроудари. У цьому випадку рекомендується як плавний пуск, так і плавний зупинка приводу.

Проаналізуємо УПП електродвигунів насосів – SMC-P. Тиристорні пристрої з аналоговою схемою керування типу SMC-P призначені для плавного пуску трифазних АТ насосів з напругою живлення 220, 380 та 440В 50Гц.

Особливості:

Плавний пуск та зупинка двигуна забезпечує максимально сприятливий режим двигуна електронасоса: - обмеження пускового струму та прискорення частин, пов'язаних з валом двигуна, відсутність гідравлічних ударів у трубопроводі, зменшення акустичного шуму. В результаті – збільшення терміну безаварійної експлуатації двигуна, насоса та трубопроводу.
Можливість регулювання моменту двигуна при пуску, часу пуску та зупинки, а також режимів пуску дозволяє адаптувати пристрій до широкого кола завдань.
Пристрій має режим виявлення недовантаження двигуна.
Відсутність силових механічних контактів сприяє великому ресурсу пристрою без проведення ремонту.
Вбудований мікроконтролер дозволяє динамічно визначати легке або важке навантаження та оперативно контролювати момент обертання.
Є три сигнальні висновки – реле «Режима розгону», реле «Робота на пряму», реле «Помилка».
Простота підключення – три клеми входу, - три клеми виходу та один перемикач «старт/стоп».
В УВП є вбудовані електронні щити від: перевантаження по струму, попаданняфази, заклинювання електродвигуна, перегріву (висока чутливість перегріву не дає нагрітися корпусу контролера), сухого ходу насоса (низького навантаження двигуна).
Можливість вибору одного з трьох режимів пуску: плавний пуск по похилій кривій розгону, пуск із струмообмеженням, поштовховий пуск із струмообмеженням.

9) Компресори приводять у дію через редуктори або інші силові передачі. Плавний запуск збільшує термін їхньої служби. Пусковий момент компресорів може сильно змінюватись в залежності від умов пуску. УПП здатне задовольнити всі варіанти навантаження.

10) Дробарки заповнені матеріалом, запускаються з повним моментом навантаження. В цьому випадку УПП обмежує пікові навантаження як машини, так і силової передачі. УПП забезпечує отримання великого, але плавного моменту, що збільшується, що сприятливо для підшипників у разі загусання мастила при низькій температурі.

11) Для підйомно-транспортних механізмів важлива плавність наростання моменту двигуна при торканні та зупинці, що зменшує розгойдування вантажу. З іншого боку, в режимі пересування або підйому необхідна повна швидкість.

12) Застосовуючи УПП в приводах стрічкових транспортерів, можна уникнути прослизання стрічки при пуску, зменшити ймовірність перекидання та пошкодження вантажу на стрічці.

У підйомниках, поршневих насосах, компресорах, що працюють з постійним тиском, вальцевих дробарках, стрічкових транспортерах, верстатах з постійною силою різання, ескалаторах і т.д. навантажувальний момент зберігається постійним (М = const) у всій області частот обертання.

Таким чином, застосування УПП дозволяє:

усунути ударні струми в мережі живлення і АТ при його пуску;
зменшитипускові струми в АТ;
усунути механічні ударні дії як на АТ, так і на приводний механізм;
зменшити теплові на АТ;
зняти перенапруги при зупинці АТ;
скоротити час пошуку несправності;
підвищити надійність експлуатації та термін служби АТ.