Princípio de funcionamento do motor de arranque suave. Partidas suaves de motor: capacidades, tipos e custo das soluções

O soft starter de um motor elétrico (abreviado como soft starter) é um mecanismo usado para conter o crescimento das características de partida. Torna os processos de partida e parada do motor suaves, protegendo-o de superaquecimento e solavancos, e aumenta a vida útil. Aplica-se apenas a motores assíncronos.

Ao ligar o motor diretamente em um instante, o torque atinge 150-200% do valor nominal. Ao mesmo tempo, são formadas correntes de partida que excedem a corrente nominal em 5 ou até mais vezes. As características aumentadas durante a partida do motor causam problemas:

  • Danos ao isolamento dos enrolamentos e interrupção da operação devido ao superaquecimento.
  • Falha da corrente cinemática do fio devido a quebra de correias transportadoras, solavancos mecânicos ou choques hidráulicos.
  • Um começo difícil que impede sua conclusão.

São esses problemas que fazem com que o motor elétrico precise de um soft starter. Graças a ele, o motor acelera suavemente, sem solavancos e solavancos. As correntes de partida são reduzidas. Portanto, um estado de isolamento satisfatório durará muito tempo.

Mas como entender que a partida é difícil e o motor precisa ser equipado com um soft starter? Para isso, conheça a descrição de três casos desse fenômeno:

  1. Arranque demasiado difícil para a fonte de alimentação utilizada. É necessária uma corrente da rede, que ela só pode gerar quando "trabalhando por desgaste" ou não pode produzir esse valor. Quando você tenta iniciar na entrada do sistema, as máquinas são cortadas, as lâmpadas são desligadas. Alguns contatores e relés de transferência são desativados e o gerador de energia para de funcionar. Neste caso, o soft starter ajudará se a rede de alimentação puder fornecer 250% da corrente nominal em vez de 500-800%, que estavam além de sua potência. Se a rede não der nem 250%, não adianta instalar um soft starter.
  2. O motor não dá partida diretamente (não começa a girar ou não acelera até a velocidade desejada, fazendo com que o sistema de proteção dispare). O soft starter não ajudará, mas você pode tentar corrigir a situação com um conversor de frequência.
  3. A partida é excelente, mas a máquina desliga na entrada antes mesmo que a frequência nominal seja definida. SCP pode ajudar, mas não precisa. Quanto mais próxima a velocidade estiver do valor nominal no momento em que a máquina é acionada, maior a chance de sucesso.

Os soft starters avançados para motores assíncronos fornecem recursos adicionais:

  • Proteção contra curto-circuito durante a partida;
  • Prevenção de falhas de fase;
  • Exclusão de acionamentos repetidos não planejados;
  • Proteção contra excesso de cargas nominais.

Você pode usar esses dispositivos não apenas para suavizar a partida, mas também para parar suavemente o motor. O gráfico abaixo mostra a dependência da velocidade de rotação do motor no tempo durante a partida direta e usando o soft starter (o segundo nome do soft starter).

Um bônus adicional para os proprietários de SCP: será possível adquirir uma fonte de alimentação ininterrupta menos potente, se necessário.

O princípio de operação do soft starter

Startsofters são:

  • Mecânico;
  • Elétrico.

Considere o princípio de funcionamento de cada tipo de SCP.

Controle mecânico das características de partida

A maneira mais fácil de tornar o arranque do motor elétrico suave é restringir à força o aumento da velocidade de rotação. Para fazer isso, você pode usar o dispositivo, ajustando mecanicamente a rotação do eixo. Estes incluem pastilhas de freio, balanceadores de tiro, intertravamentos magnéticos e acoplamentos de fluido.

Em cada caso, o princípio de ação é diferente. No entanto, você pode imaginar o que acontece durante o controle mecânico de velocidade usando o exemplo de um disco giratório: tente tocá-lo com um objeto. Uma força de atrito é formada entre ele e o disco, que será direcionada na direção oposta em relação à rotação. Isso significa que o disco precisará de mais tempo para acelerar até o valor definido. A velocidade aumentará gradualmente.

Dispositivos elétricos para partida suave de motores elétricos

O princípio de funcionamento das partidas elétricas é limitar a tensão fornecida ao motor por meio de tiristores ligados em paralelo, conforme mostrado na figura abaixo.

Para entender melhor como funciona o startsofter, você precisa estudar o lançamento com mais detalhes. Teoricamente, este é o processo de conversão de energia elétrica em cinética. Neste caso, a resistência do motor de um valor pequeno, característico de um motor não rotativo, aumenta para um valor grande, quando a velocidade nominal já foi atingida. E de acordo com a lei de Ohm (I \u003d U / R) no momento inicial, a corrente é máxima.

A fórmula da energia é: E=P*t=U*I*t. E como a corrente é máxima no início da partida, a energia deve ser transferida muito rapidamente. Se você conectar o motor elétrico à rede com suas próprias mãos através do soft starter, a segunda fórmula funcionará na entrada do dispositivo. A energia será fornecida muito rapidamente, mas a saída será lenta. Isto é conseguido limitando a tensão para controlar o aumento da corrente de partida. E como a corrente tem o mesmo valor nas duas fórmulas, percebe-se que quanto menor a força da corrente, mais tempo levará para acelerar. Mas a aceleração será suave.

Importante! Apesar da necessidade de reduzir as correntes de partida, elas não devem ser ajustadas muito baixas. Caso contrário, o motor não poderá acelerar. Normalmente é suficiente reduzir a corrente para 250% da corrente nominal (com partida direta é 500-800%).

Gerenciamento de startsofters elétricos

Existem dois tipos de dispositivos elétricos que suavizam o processo de partida:

  • Com controle de amplitude;
  • com controle de fase.

A operação do soft starter de amplitude é baseada em um aumento gradual da tensão nos terminais do motor até um valor máximo. Tais dispositivos ajudam a iniciar motores elétricos em modo inativo ou com uma pequena carga.

Os suavizadores de partida de fase regulam as características de frequência da corrente de fase sem reduzir a tensão. Isso permite que você mantenha a alta potência do motor, que pode ser acionado mesmo com uma carga pesada. Você pode definir um aumento suave na frequência rotacional mesmo no modo de operação. Esta é uma característica importante, graças à qual você pode alterar a velocidade do eixo sem perder potência.

Equipar o motor com um soft starter ou não fica a seu critério, desde que ele não desligue no meio da aceleração. Mas lembre-se de que no exterior é proibido o uso de motores com potência superior a 15.000 watts sem partida mais suave. Tentar economizar no soft starter pode levar ao desgaste prematuro do mecanismo. Se você realmente não quer gastar muito, basta instalar o dispositivo com suas próprias mãos, mas não deixe de comprá-lo.

O uso efetivo de soft starters (SCD) só é possível se a classificação for selecionada corretamente. Os principais critérios de seleção são geralmente o tipo de carga do motor, a frequência de partidas, bem como os dados da placa de identificação.

As características iniciais dos dispositivos podem diferir significativamente umas das outras e seus valores dependem da variedade de tarefas que estão sendo resolvidas. Por isso, ao escolher um soft starter para motores assíncronos, é tão importante considerar o escopo de sua aplicação futura.

As características iniciais podem ser divididas em três categorias.

Modos de operação do soft starter

O modo normal é limitado pelo valor das correntes de partida no nível de 3,5 x Inom, com tempo de partida de 10 a 20 segundos.

O serviço pesado é caracterizado por cargas com um momento de inércia ligeiramente maior. As correntes de partida são limitadas a 4,5 x I nom e o tempo de aceleração é de 30 segundos.

Trabalho muito pesado implica momentos de inércia muito altos. As correntes de partida atingem o nível de 5,5 x I nom e o tempo de aceleração pode exceder significativamente 30 segundos.

Tipos de SCP

Esquema A operação do soft starter pode ser de quatro tipos:

1. Reguladores de torque de partida controlar apenas uma fase de um motor assíncrono trifásico. Embora este tipo de controle seja capaz de controlar uma partida suave, ele não proporciona nenhuma redução nas correntes de partida.

De fato, quando se utilizam reguladores de torque de partida, a corrente nos enrolamentos do motor é aproximadamente igual à corrente obtida com partida direta. Ao mesmo tempo, esta corrente flui através dos enrolamentos por mais tempo do que no caso de partida direta, de modo que o motor pode superaquecer.

Dispositivos deste tipo não podem ser usados ​​para inversores que precisam reduzir as correntes de inrush. Eles não podem garantir a partida de mecanismos de alta inércia (devido ao perigo de superaquecimento do motor), bem como partidas/paradas frequentes do acionamento.

2. Reguladores de tensão sem sinal de feedback pode funcionar apenas de acordo com um programa de usuário codificado. Não há feedback do motor, portanto, eles não podem alterar a velocidade do motor, ajustando-o a uma carga variável. Caso contrário, eles atendem a todos os requisitos aplicáveis ​​aos soft starters e são capazes de controlar todas as fases do motor. Estes são talvez os mais populares arrancadores suaves.

Tabela 1 Modo de operação dependendo da aplicação

Esquema a partida do motor é determinada pré-definindo a tensão de partida, bem como o tempo necessário para a partida. Muitos dispositivos desse tipo também podem limitar a quantidade de corrente de partida - isso é obtido reduzindo a tensão na inicialização. Obviamente, esses reguladores também são capazes de controlar a desaceleração do mecanismo, realizando uma parada suave e prolongada.

Os reguladores bifásicos podem reduzir a tensão em três fases, mas a corrente é desequilibrada.

3. Reguladores de tensão de realimentação são versões atualizadas dos dispositivos descritos acima. Eles são capazes de ler o valor da corrente e ajustar a tensão para que a corrente não ultrapasse os limites definidos pelo usuário. Além disso, os dados recebidos são utilizados para a operação de diversas proteções (contra desequilíbrio de fase, sobrecarga, etc.).

Tal soft starter para motores assíncronos podem ser agrupados com outros dispositivos semelhantes em um único sistema de controle do motor.

4. Controladores de corrente com sinal de feedback. Esses são os mais modernos arrancadores suaves. Esquema o trabalho é baseado na regulação da força da corrente e não na tensão, como os modelos anteriores. Isso proporciona melhor precisão de controle, programação mais fácil e configuração mais rápida do dispositivo - afinal, a maioria dos parâmetros aqui são determinados automaticamente, sem a necessidade de entrada manual.

Partida de subtensão

No momento de tal partida, a corrente que flui através do motor é igual à corrente no caso de um rotor travado. O motor acelera neste momento e o momento em algum ponto se torna maior que o valor nominal, após o que chega ao valor nominal. A natureza da mudança na corrente e no torque depende do projeto e modelo de cada motor em particular.

Deve-se notar que o processo de partida de motores de modelos diferentes, mas com as mesmas características, pode ser muito diferente. A corrente de partida pode estar dentro de 500%-700% da nominal e o torque pode ser de 70% a 230%!

Tais características são um sério obstáculo ao trabalho desta espécie. soft starter para motores assíncronos. Portanto, se sua tarefa é obter um alto torque de partida com uma corrente de partida mínima, você precisa selecionar os motores apropriados.

O torque de partida do motor tem uma dependência quadrática da força da corrente, conforme já mostrado.

Deve-se lembrar que a redução da corrente deve ser limitada: se o torque de partida for menor que o torque de carga, a aceleração será interrompida e o motor não atingirá a velocidade nominal.

Arrancadores Delta/Wye

Embora as partidas deste tipo sejam o tipo mais comum soft starters, diagrama triângulo / estrela não permite que você trabalhe sob cargas pesadas.

Primeiro, na partida, o motor é conectado “em estrela”, e o valor de torque e corrente é igual a um terço do valor nominal. No final do intervalo especificado, a unidade desliga e liga novamente, mas já de acordo com o esquema "triângulo".

A partida será efetiva se, durante a aceleração em estrela, o motor puder desenvolver o torque necessário para ganhar velocidade suficiente para mudar para delta. Se isso acontecer a uma velocidade muito inferior à nominal, a corrente durante essa partida não diferirá significativamente da corrente de partida direta, o que significa que o uso do dispositivo não tem sentido.

Além da corrente explosiva e picos de torque, outros processos transitórios complexos ocorrem no momento em que o motor muda para operação delta. Sua amplitude depende da amplitude e fase da tensão que é criada pelo motor durante a comutação.

Na pior das hipóteses, a tensão pode ser a mesma da rede, mas estar em antifase. Então a corrente excederá a nominal duas vezes e o momento, de acordo com a fórmula acima, quatro vezes.

Partidas com autotransformador

No projeto de tais partidas, um autotransformador é usado para reduzir a tensão fornecida ao motor. Para a regulagem gradual da corrente e torque de partida, são usadas derivações especiais. A velocidade total de rotação do eixo do motor é alcançada até o momento de transição para a tensão nominal e os surtos de corrente são minimizados. Ao mesmo tempo, devido à natureza gradual da regulação, é impossível alcançar altas taxas de precisão.

Uma partida com autotransformador, diferentemente da anterior (delta/estrela), é caracterizada por transitórios fechados. Isso significa que não há transientes rígidos nas curvas de torque e corrente durante a aceleração do motor.

Devido à queda de tensão no autotransformador, o torque diminui em qualquer velocidade do motor. Com uma carga de alta inércia do inversor, o tempo de partida pode exceder os limites permitidos (seguros) e, com uma carga variável, o comportamento do sistema fica abaixo do ideal.

As partidas com autotransformador geralmente são usadas com uma frequência de partidas de até 3 peças / hora. , projetados para partidas mais frequentes ou para uma carga mais forte, são maiores e muito mais caros.

Acionadores com resistores embutidos no circuito do estator

Esses acionadores usam resistores líquidos ou metálicos para reduzir a tensão aplicada ao estator. Com a escolha certa de resistores, tais dispositivos proporcionam uma boa redução no torque e na corrente de partida do motor.

A escolha exata dos resistores deve ser feita na fase de projeto, levando em consideração todos os parâmetros do motor, seus modos de operação e a carga planejada. No entanto, essas informações nem sempre estão disponíveis e, quando os resistores são escolhidos de forma imprecisa, a qualidade e a confiabilidade do starter permanecem baixas.

A peculiaridade de tal circuito é que a resistência dos resistores muda durante a operação devido ao seu aquecimento. Devido ao perigo de superaquecimento, as partidas com resistores não são usadas para trabalhar com máquinas e mecanismos de alta inércia.

Soft starters para motores assíncronos

Soft starters (soft starters de tiristores) são os dispositivos eletrônicos tecnicamente mais avançados usados ​​para partida/parada suave de motores elétricos. O princípio de operação é controlar a tensão de entrada. A principal tarefa é controlar a corrente e o torque de partida, porém, modernos diagramas de partida suave têm muitas funções de interface e também fornecem proteção abrangente do motor.

Principais funções do SCP:

A capacidade de alterar a tensão e a corrente de forma suave e contínua;

Capacidade de controlar corrente e torque criando programas simples;

Parada suave com frenagem suave nos sistemas em que pode ser necessário (transportadores, bombas, etc.);

Garantir partidas e paradas frequentes sem alterar as características do sistema;

Otimização de fluxos de trabalho mesmo em sistemas com cargas variadas.

O uso do SCP permite:

Elimine correntes de choque na rede de alimentação e INFERNO quando for acionado;

reduzir as correntes de partida em AD;

elimine os efeitos de choque mecânico no IM e no mecanismo de acionamento;

reduzir os efeitos térmicos na pressão arterial;

remova a sobretensão ao parar a pressão arterial;

reduzir o tempo de solução de problemas;

para aumentar a confiabilidade da operação e a vida útil do IM.

O soft starter é um regulador de tensão do tiristor (TRN)

No regulador de tensão, dois tiristores são conectados em antiparalelo a cada fio de fase, um dos quais funciona condicionalmente no semiciclo positivo da tensão da rede e o outro no semiciclo negativo. A regulação da tensão na saída do regulador é realizada alterando o tempo de ativação de cada tiristor em relação ao momento em que a corrente deve passar de um dos três tiristores para outro (ponto base), aplicando um pulso de controle a o tiristor, que permite alterar o tempo de fluxo de corrente através do tiristor durante a rede de meio ciclo de tensão e a tensão em sua saída, fornecida à carga, neste caso, ao motor. Essa tensão não é senoidal e pode ser representada como uma tensão média, que pode ser alterada alterando a duração do tiristor durante meio ciclo. O tempo de ativação do tiristor em relação ao ponto base é expresso em graus e é chamado de ângulo de controle. Alterando o ângulo de regulagem dos tiristores, é possível obter a tensão necessária para partidas suaves do motor.

Ao final do processo de partida, os tiristores são transferidos para o modo permanente ligado ou podem ser desviados por um contator especial. O uso de um contator de bypass permite aumentar a eficiência do dispositivo, aumentar a vida útil dos tiristores e eliminar a influência dos elementos semicondutores na rede.

FUNÇÕES DE PROTEÇÃO

Além das funções de controle para os modos de partida e parada, os dispositivos conversores de tiristores (TPU) são equipados com as funções de proteger o IM e proteger o TPU dos modos de emergência. Os recursos padrão incluem:

proteção contra curto-circuito na saída da TPU;

proteção contra emperramento do eixo do motor na partida;

proteção contra sobrecarga de corrente no modo de operação;

proteção contra queda de tensão inaceitável na entrada da TPU;

proteção contra aumento inaceitável de tensão na entrada da TPU;

proteção contra falha de fase;

proteção contra não ligar o contator de bypass (se houver);

proteção contra desequilíbrio de tensão de entrada;

proteção contra sequência de fase reversa na entrada;

proteção térmica do motor;

proteção contra quebra do tiristor de potência;

proteção em caso de perda de controlabilidade do tiristor.

A proteção térmica do motor requer um sensor de temperatura embutido no enrolamento do motor, e o sistema de controle prevê apenas a presença do sistema de entrada e processamento correspondente. Na ausência de tal sensor, é realizada a chamada proteção térmica indireta, baseada em um ou outro modelo térmico do motor, que é colocado no software do microcontrolador pelo fabricante.

Além das funções consideradas, alguns fabricantes incluem sensores de resistência de isolamento em TPU e a possibilidade de secagem do enrolamento com corrente contínua ou alternada.

Sistema de controle

A parte de interface do sistema de controle contém, via de regra, duas partes: a interface do operador e a interface do equipamento.

A interface do operador geralmente é realizada com base em um display de cristal líquido (LCD) e um teclado localizado no painel frontal do dispositivo. O LCD e o teclado são usados ​​para programar o dispositivo, e o LCD exibe informações sobre os modos de operação do dispositivo. Vários fabricantes de dispositivos de baixo custo e baixo consumo de energia implementam uma interface de operação baseada na indicação de LED e microinterruptores (jumpers ajustáveis).

A interface do equipamento assume um sistema desenvolvido para entrada de sinais de controle e saída de sinais sobre o estado do dispositivo. Assim, os comandos de partida/parada podem ser recebidos na forma de níveis de tensão, sinais de corrente unificada ou sinais de contato seco. Os modelos mais recentes de dispositivos contêm canais de comunicação serial baseados em RS-232, RS-432, barramentos CAN, através dos quais o dispositivo pode ser programado, além de configurar comandos de partida/parada e leitura de informações sobre o modo de operação. O número total de sinais de entrada e saída pode atingir 15 a 20 canais.

Fabricantes

Atualmente, os TPUs são produzidos por fabricantes globais como ABB, Siemens, Emotron AB, Softtronic, Telemecanique, Ansaldo e vários outros. As empresas russas também dominaram a produção de TPU. A maioria das empresas produz TPU na forma de um monobloco, que abriga a unidade de energia, o sistema de controle e os elementos auxiliares. Deve-se notar que a maioria dos dispositivos externos não inclui um contator de bypass e o sistema de controle fornece apenas elementos de controle para um contator externo.

Como um exemplo TPU doméstico O TPU4K pode ser acionado com uma potência de 55–160 kW. Ele é construído de acordo com o esquema clássico, possui um contator de bypass embutido e usa um microcontrolador Atmel como núcleo do sistema de controle. A interface do operador é combinada, incluindo um LCD, um teclado conectado para o tempo de entrada de parâmetros e uma série de potenciômetros que definem as configurações atuais para vários modos de operação. A TPU possui as seguintes funções de proteção: contra curto-circuito constante na saída da TPU; de emperramento do eixo do motor durante a partida; contra sobrecarga de corrente no modo de operação; de falha de fase; de não ligar o contator de bypass; proteção térmica do motor.

Quando qualquer proteção é acionada, a TPU elabora o procedimento de parada do motor de acordo com um algoritmo otimizado para um determinado tipo de acionamento. O TPU é invariável em relação à sequência de fases na entrada, portanto, não precisa de proteção contra faseamento incorreto da rede de alimentação. Das funções de serviço, deve-se notar que há uma saída sinalizando a conclusão sem problemas do processo de inicialização.

Uma grande variedade de dispositivos de partida de diferentes fabricantes, com aproximadamente as mesmas características técnicas, nos obriga a prestar atenção às características de custo, operacionais e de "usuário".

Vale ressaltar que os produtos de fabricantes nacionais são significativamente mais baratos que os estrangeiros. Além disso, alguns fabricantes nacionais, ao contrário dos estrangeiros, incluem no preço do dispositivo os custos de comissionamento, adaptando o produto a um acionamento específico e otimizando suas características em relação a um mecanismo específico. A presença de um microcontrolador permite que fabricantes domésticos individuais adaptem rapidamente algoritmos e parâmetros aos requisitos de um cliente específico e um tipo específico de unidade, enquanto representantes de empresas ocidentais não fornecem esses serviços.

Exemplos SCP:

1) Dispositivo de partida suave SIRIUS 3RW40 com funções integradas:

Proteção do motor de estado sólido e proteção contra sobrecarga do próprio dispositivo

Limitação de corrente ajustável para partida e parada suave de motores assíncronos trifásicos

Faixa de potência nominal de 75 a 250 kW (a 400 V)

Áreas de uso:

Ventiladores, bombas, equipamentos de construção, prensas, escadas rolantes, sistemas de ar condicionado, sistemas de transporte, linhas de montagem, compressores e

refrigeradores, atuadores.

2) O soft starter PSS é uma série universal. Empresa ABB

3) Partidas suaves e freios Altistart 48. Schneider Electric

Soft starters (SCD) (Softstarters) é um mecanismo que proporciona um aumento suave nas características de partida de motores elétricos. Suaviza o processo de iniciar e parar o trabalho .

Recursos e capacidades do soft starter

Para motores com partida direta, as características excedem significativamente os valores nominais. Valores aumentados de correntes de partida e torque de partida são fontes de danos, são solavancos mecânicos, danos ao isolamento do enrolamento, superaquecimento, partida difícil e outros problemas com o motor elétrico. Mas com a ajuda de uma partida suave, todas as avarias indesejadas podem ser evitadas, portanto, os motores elétricos precisam de uma partida suave (SCD).

Principais funções do SCP:

  • Aceleração e parada suaves.
  • Corrente de partida reduzida.
  • Coordenação do torque de carga com o torque do motor.

No soft starter, a tensão nos enrolamentos do motor aumenta gradativamente, proporcionando limitação de corrente. Devido a isso, os parâmetros da máquina elétrica durante a partida são mantidos dentro de limites não perigosos.

dispositivo SCP

Os soft starters são produzidos em diferentes modificações e podem diferir no princípio de operação. Mas todos os softstarters têm os mesmos componentes principais.

Principais componentes do SCP:

  • Tiristores. Esses elementos regulam a tensão que é fornecida ao motor elétrico.
  • bloco PCB . Esta parte dos soft starters controla os tiristores.
  • Radiadores, ventiladores . Esses dispositivos são necessários para a dissipação de calor.
  • Transformador de corrente . Graças a este componente, a medição de corrente é realizada.
  • Quadro .

Alguns soft starters são equipados com teclado e display. Além disso, dependendo do tipo de soft starter, o dispositivo pode ser equipado com um relé de sobrecarga integrado, o que elimina a necessidade de um relé externo.

O princípio de operação do soft starter

O ajuste das características de partida é realizado de acordo com dois princípios:

  1. Mecânico.
  2. Elétrico.

Arrancadores suaves mecânicos:

Uma maneira simples de obter uma partida suave do motor é manter à força a velocidade crescente de rotação usando pastilhas de freio, acoplamentos de fluido e outros elementos.

Este método tem desvantagens significativas:

  • A redução da tensão reduz o torque no eixo.
  • O arranque prolongado do motor aumenta o risco de sobreaquecimento do motor.
  • A partida prolongada pode fazer com que os componentes semicondutores do soft starter superaqueçam, após o que podem falhar.

Além disso, o controle de partida mecânica é realizado exclusivamente com cargas leves ou quando o motor é ligado em marcha lenta.

Os soft starters elétricos são considerados mais avançados, são divididos em dois tipos de acordo com as especificidades do trabalho:

  1. Amplitude. Os soft starters deste tipo permitem a partida do motor em modo inativo ou com carga moderada. Esses dispositivos aumentam gradualmente a tensão nos terminais do motor até os valores limite.
  2. Frequência (fase) . Esses soft starters controlam a resposta de frequência da corrente de fase sem reduzir a tensão. Graças a isso, é possível dar partida no motor mesmo sob carga pesada.

Os soft starters de fase oferecem os seguintes benefícios:

  • A capacidade de realizar uma adição medida de frequência rotacional no modo de operação.
  • Garantem a estabilidade da alta potência do motor mesmo na mudança de velocidade do eixo.

Contras dos soft starters de fase:

  • Dificuldade de instalação.
  • Configuração complicada.

Os dispositivos elétricos de partida suave não apresentam deficiências que possam levar ao mau funcionamento do próprio dispositivo ou do motor. Eles sempre compensam na operação, mas são muito mais caros do que os soft starters controlados mecanicamente.

Tipos de SCP

A UPP é dividida nos seguintes tipos:

  • R reguladores de tensão com função de feedback . São modelos avançados de soft starters que controlam a mudança de fase entre a corrente nos enrolamentos e a tensão.
  • Reguladores de tensão que não possuem uma função de feedback . Os dispositivos são amplamente utilizados em comparação com outros acionadores de partida. O controle neles pode ser realizado em duas ou três fases exclusivamente de acordo com os parâmetros especificados anteriormente.
  • Reguladores de torque de partida uma. Esses dispositivos podem coordenar apenas uma fase do motor elétrico. E isso permite controlar o torque de partida do motor e reduzir muito ligeiramente a corrente de partida. Podemos dizer que esses reguladores não controlam a corrente, sua diminuição é quase imperceptível, então é quase o mesmo que com partida direta. Se tal corrente fluir pelos enrolamentos do motor por mais tempo do que o normal durante a partida direta, pode ocorrer superaquecimento do motor elétrico. Portanto, este tipo de soft starter não é utilizado para dispositivos que requerem redução nas correntes de partida. Mas eles podem ser usados ​​para iniciar suavemente motores assíncronos monofásicos.
  • Reguladores de corrente de feedback . Estes são os soft starters mais avançados. Eles fornecem controle direto sobre a corrente, o que permite um controle mais preciso da partida. A configuração simples prevalece, assim como a programação inicial. A maioria dos parâmetros são definidos automaticamente.

Os dispositivos que controlam a tensão e não possuem realimentação são o tipo mais comum de soft starter. São bifásicos e trifásicos. Esses soft starters podem controlar a tensão em duas e três fases do motor de uma só vez. A regulação é realizada exclusivamente de acordo com um programa previamente definido, que inclui indicadores da tensão inicial de partida e o tempo exato durante o qual a tensão deve crescer até o valor nominal. Alguns modelos dessas partidas são capazes de limitar a corrente de partida, mas na maioria das vezes essa limitação se deve à diminuição da tensão na partida do motor. Eles também podem controlar o processo de desaceleração reduzindo lentamente a tensão para parar.

As características elétricas e mecânicas desses dispositivos atendem a todos os requisitos padrão para soft starters. Mas uma versão mais perfeita desses soft starters são os reguladores com feedback.

Os reguladores de tensão de malha fechada captam a corrente do motor e usam essa informação para interromper o aumento de tensão durante a partida. Os reguladores começam a reduzir o aumento da tensão quando a corrente atinge os valores limite especificados com antecedência. Tais soft starters permitem a partida com um valor mínimo de corrente e um valor de torque satisfatório. E os dados que eles recebem são usados ​​para organizar a proteção contra desequilíbrio de fase, sobrecarga, etc.

Aplicação de soft starter

SCPs são usados ​​em todas as áreas da indústria e agricultura. Eles podem ser usados ​​onde quer que haja um motor elétrico. Mas os soft starters são escolhidos com base na carga do motor, bem como na frequência de partidas.

Para cargas leves e partidas pouco frequentes, devem ser instalados controladores de malha aberta ou controladores de torque de partida. Esses soft starters são adequados para retificadoras, alguns tipos de ventiladores, bombas de vácuo e outras aplicações leves.

Com partidas inerciais frequentes e carga alta, os controladores de realimentação são recomendados. É aconselhável utilizá-los em centrifugadora, serra de fita, transportador vertical, atomizador, etc.

Vantagens e desvantagens

O uso de um soft starter reduz a chance de superaquecimento do motor. Assim, podemos destacar as principais vantagens da utilização do SCP:

  • Aumente a vida útil dos motores elétricos e outros atuadores em contato com o motor elétrico.
  • Reduza o consumo de energia.
  • Reduza o custo de operação de máquinas.
  • Ajusta a duração da aceleração e desaceleração do motor elétrico.
  • Reduz a força da interferência eletromagnética.
  • Instalado e operado sem muita dificuldade.

Imperfeições:

  • Não retorne o sentido de rotação.
  • Não controle a velocidade do motor em estado estacionário.
  • Reduza a corrente de partida para os valores mais baixos necessários no momento da partida para a rotação do rotor.

Os soft starters de motores são considerados dispositivos comuns que resolvem os problemas de partida direta.

Quem quer se esforçar, gastar seu dinheiro e tempo no reequipamento de dispositivos e mecanismos que já funcionam perfeitamente? Como mostra a prática - muitos. Embora nem todos na vida encontrem equipamentos industriais equipados com motores elétricos potentes, eles encontram constantemente, embora não tão vorazes e poderosos, motores elétricos na vida cotidiana. Bem, todos usaram o elevador, com certeza.

Motores e cargas são um problema?

O fato é que praticamente todos os motores elétricos, no momento de iniciar ou parar o rotor, sofrem cargas enormes. Quanto mais potente o motor e o equipamento que ele aciona, maior o custo de operação.

Provavelmente, a carga mais significativa que recai sobre o motor no momento da partida é um excesso múltiplo, embora de curto prazo, da corrente nominal de operação da unidade. Após alguns segundos de operação, quando o motor elétrico atingir sua velocidade nominal, a corrente consumida por ele também retornará aos níveis normais. Para garantir o fornecimento de energia necessário tem que aumentar a capacidade de equipamentos elétricos e linhas condutoras o que eleva seus preços.

Quando um motor elétrico potente é acionado, devido ao seu alto consumo, ocorre um “rebaixamento” da tensão de alimentação, o que pode levar a mau funcionamento ou falha de equipamentos alimentados com ele na mesma linha. Além disso, a vida útil do equipamento de fonte de alimentação é reduzida.

Em caso de situações de emergência que tenham causado a queima do motor ou seu severo superaquecimento, propriedades do aço do transformador podem mudar tanto que após o reparo o motor perderá até trinta por cento da potência. Sob tais circunstâncias, ele não é mais adequado para operação adicional e requer substituição, o que também não é barato.

Para que serve um soft start?

Parece que tudo está correto, e o equipamento é projetado para isso. Mas há sempre um "mas". No nosso caso, existem vários:

  • no momento da partida do motor elétrico, a corrente de alimentação pode exceder a nominal uma em quatro e meia a cinco vezes, o que leva a um aquecimento significativo dos enrolamentos, e isso não é muito bom;
  • a partida do motor por conexão direta leva a solavancos, que afetam principalmente a densidade dos mesmos enrolamentos, aumentando o atrito dos condutores durante a operação, acelera a destruição de seu isolamento e, com o tempo, pode levar a um curto-circuito entre espiras;
  • os empurrões e vibrações acima mencionados são transmitidos para toda a unidade acionada. Não é nada saudável, porque pode causar danos às suas partes móveis: sistemas de engrenagens, correias de transmissão, correias transportadoras ou apenas imagine-se andando em um elevador que se contorce. No caso de bombas e ventiladores, este é o risco de deformação e destruição de turbinas e pás;
  • não se esqueça dos produtos que podem estar na linha de produção. Eles podem cair, desmoronar ou quebrar devido a esse empurrão;
  • Bem, e provavelmente o último dos pontos que merecem atenção é o custo de operação desses equipamentos. Não estamos falando apenas de reparos caros associados a cargas críticas frequentes, mas também de uma quantidade tangível de eletricidade gasta de maneira ineficiente.

Parece que todas as dificuldades operacionais acima são inerentes apenas a equipamentos industriais poderosos e volumosos, no entanto, não é assim. Tudo isso pode se tornar uma dor de cabeça para qualquer leigo médio. Em primeiro lugar, isso se aplica a ferramentas elétricas.

As especificidades do uso de unidades como serras elétricas, furadeiras, esmerilhadeiras e similares envolvem vários ciclos de partida e parada dentro de um período de tempo relativamente curto. Este modo de operação, na mesma medida, afeta sua durabilidade e consumo de energia, bem como seus equivalentes industriais. Com tudo isso, não se deve esquecer que os sistemas de partida suave incapaz de controlar a velocidade do motor ou inverter sua direção. Também é impossível aumentar o torque de partida ou reduzir a corrente abaixo do necessário para iniciar a rotação do rotor do motor.

Vídeo: Partida suave, ajuste e proteção do coletor. motor

Opções para sistemas de partida suave para motores elétricos

Sistema estrela-triângulo

Um dos sistemas de partida mais utilizados para motores assíncronos industriais. Sua principal vantagem é a simplicidade. O motor arranca quando os enrolamentos do sistema estrela são comutados, após o que, quando a velocidade nominal é definida, ele muda automaticamente para comutação delta. Esse tipo de começo permite que você alcance uma corrente quase um terço menor do que com partida direta do motor elétrico.

No entanto, este método não é adequado para mecanismos com pequena inércia rotacional. Estes incluem, por exemplo, ventiladores e pequenas bombas devido ao pequeno tamanho e peso de suas turbinas. No momento da transição da configuração "estrela" para a configuração "delta", eles reduzirão drasticamente a velocidade ou pararão completamente. Como resultado, após a comutação, o motor elétrico reinicia essencialmente. Ou seja, no final, você não apenas economizará no recurso do motor, mas, provavelmente, terá um excesso de eletricidade.

Vídeo: Conexão de um motor assíncrono trifásico com estrela ou delta

Partida suave do motor eletrônico

A partida suave do motor pode ser realizada usando triacs incluídos no circuito de controle. Existem três esquemas para tal inclusão: monofásico, bifásico e trifásico. Cada um deles difere em sua funcionalidade e custo final, respectivamente.

Esses esquemas geralmente é possível reduzir a corrente de partida até dois ou três nominais. Além disso, é possível reduzir o aquecimento significativo inerente ao referido sistema estrela-triângulo, o que contribui para o aumento da vida útil dos motores elétricos. Devido ao fato de que a partida do motor é controlada pela redução da tensão, a aceleração do rotor é realizada de forma suave e não abrupta, como em outros esquemas.

Em geral, várias tarefas importantes são atribuídas aos sistemas de partida suave do motor:

  • o principal - diminuindo a corrente de partida para três ou quatro nominais;
  • redução da tensão de alimentação do motor, na presença de capacidades e fiação adequadas;
  • melhoria dos parâmetros de partida e frenagem;
  • proteção de emergência da rede contra sobrecargas de corrente.

Circuito de partida monofásico

Este esquema é projetado para iniciar motores elétricos com potência não superior a onze quilowatts. Esta opção é usada se for necessário suavizar o impacto na partida, e frenagem, partida suave e redução da corrente de partida não importam. Em primeiro lugar, pela impossibilidade de organizar este último em tal esquema. Mas devido à produção mais barata de semicondutores, incluindo triacs, eles são descontinuados e raramente encontrados;

Circuito de partida bifásico

Tal esquema é projetado para regular e iniciar motores com potência de até duzentos e cinquenta watts. Esses sistemas de partida suave às vezes equipado com um contator de bypass para reduzir o custo do dispositivo, no entanto, isso não resolve o problema de alimentação assimétrica das fases, o que pode levar ao superaquecimento;

Circuito de partida trifásico

Este circuito é o sistema de partida suave mais confiável e versátil para motores elétricos. A potência máxima dos motores controlados por tal dispositivo é limitada exclusivamente pela máxima resistência térmica e elétrica dos triacs utilizados. Dele versatilidade permite que você implemente muitas funções tais como: freio dinâmico, flyback ou campo magnético e balanceamento limitador de corrente.

Um elemento importante do último dos circuitos mencionados é o contator de bypass, mencionado anteriormente. Ele permite garantir o regime térmico correto do sistema de partida suave do motor elétrico, após o motor atingir sua velocidade normal de operação, evitando o superaquecimento.

Os soft starters de motores elétricos que existem hoje, além das propriedades acima, são projetados para sua operação conjunta com diversos controladores e sistemas de automação. Eles têm a capacidade de ligar ao comando do operador ou do sistema de controle global. Nestas circunstâncias, no momento do acionamento das cargas, podem ocorrer interferências que podem levar a falhas na automação e, portanto, vale a pena cuidar dos sistemas de proteção. O uso de circuitos de partida suave pode reduzir significativamente seu impacto.

arranque suave faça você mesmo

A maioria dos sistemas listados acima são realmente inaplicáveis ​​em condições domésticas. Em primeiro lugar, porque em casa raramente usamos motores assíncronos trifásicos. Mas motores monofásicos de coletor - mais do que suficiente.

Existem muitos esquemas para o arranque suave dos motores. A escolha de um específico depende apenas de você, mas, em princípio, tendo certos conhecimentos de engenharia de rádio, mãos hábeis e desejo, é bastante você pode montar um starter caseiro decente que prolongará a vida útil de suas ferramentas elétricas e eletrodomésticos nos próximos anos.

Partida suave ABB PSR-25-600

Olá a todos! Hoje haverá um artigo que mostra um exemplo real de utilização de um soft starter (soft starter) na prática. Instalei a partida suave do motor elétrico em um dispositivo real, fotos e diagramas são fornecidos.

Que tipo de dispositivo é esse, eu disse anteriormente em detalhes. Eu te lembro que partida suave e partida suave a essência do mesmo dispositivo. Esses nomes são retirados do Soft Starter inglês. No artigo vou chamar este bloco desta e daquela forma, acostume-se). Há informações suficientes sobre soft starters na Internet, também recomendo a leitura.

Minha opinião sobre a partida de motores assíncronos, confirmada por muitos anos de observações e prática. Com potência do motor superior a 4 kW, vale a pena considerar garantir uma aceleração suave do motor. Isso é necessário com uma carga pesada e inercial, que é conectada apenas ao eixo desse motor. Se o motor for usado com uma caixa de engrenagens, a situação é mais fácil.

A opção de partida suave mais simples e barata é aquela com o motor ligado através do circuito estrela-triângulo. Opções mais “suaves” e flexíveis são um soft starter e um conversor de frequência (popularmente chamado de “chastotnik”). Há também um método antigo que quase nunca é usado -.

A propósito, um sinal claro de que o motor é alimentado por um conversor de frequência é um chiado claramente audível com uma frequência de cerca de 8 kHz, especialmente em baixas velocidades.

Já usei um soft starter da Schneider Electric, foi uma experiência muito positiva no meu trabalho. Em seguida, foi necessário ligar / desligar suavemente um longo transportador circular com espaços em branco (motor de 2,2 kW com caixa de engrenagens). Pena que eu não tinha uma câmera na época. Mas desta vez vamos considerar tudo em grande detalhe!

Por que você precisa de um motor de partida suave

Então, o problema é que a casa da caldeira tem bombas para alimentar a caldeira com água. São apenas duas bombas, que são acionadas por comando do sistema de monitoramento do nível de água da caldeira. Apenas uma bomba pode funcionar de cada vez, a escolha da bomba é feita pelo operador da sala das caldeiras, trocando as torneiras de água e os interruptores elétricos.

As bombas são acionadas por motores assíncronos convencionais. Motores assíncronos 7,5 kW através de contatores convencionais (). E como a potência é grande, o início é muito difícil. Toda vez que você começa, há um golpe de aríete perceptível. Os próprios motores, as bombas e o sistema hidráulico se deterioram. Às vezes parece que canos e torneiras estão prestes a quebrar.

Além disso, quando a caldeira é resfriada e a água quente é fornecida com força (como é necessário de acordo com a tecnologia, cerca de 95 ° C), ocorrem fenômenos desagradáveis, semelhantes a ebulição explosiva.

No total, existem duas caldeiras idênticas na sala das caldeiras, mas a segunda possui chastotniki para bombas. Caldeiras (mais precisamente, geradores de vapor) produzem vapor com temperatura superior a 115°C e pressão de até 14 kgf/cm2.

É uma pena que o projeto da caldeira no circuito elétrico não tenha previsto um acionamento suave dos motores da bomba. Embora as caldeiras sejam italianas, decidiu-se economizar nisso ...

Repito que para o acionamento suave de motores assíncronos, temos as seguintes opções para escolher:

  • esquema estrela-delta
  • sistema de partida suave (soft start)
  • conversor de frequência (inversor)

Neste caso, foi necessário escolher a opção em que houvesse interferência mínima no circuito de trabalho do controle da caldeira.

O fato é que qualquer alteração no funcionamento da caldeira deve ser acordada com o fabricante da caldeira (ou uma organização certificada) e com a organização supervisora. Portanto, as mudanças devem ser feitas de forma discreta e silenciosa. Embora, eu não interfira no sistema de segurança, então não é tão rigoroso aqui.

Meus leitores regulares sabem que agora, depois, tenho todo o direito de realizar trabalhos de instrumentação e automação na sala das caldeiras.

Seleção de partida suave

Primeiro, vamos olhar para a placa de identificação do motor:

A potência do motor é de 7,5 kW, os enrolamentos são conectados em um circuito “triângulo”, a corrente nominal consumida neste caso é de 14,7A.

Este é o aspecto do sistema de lançamento (“difícil”):

Relembro que temos dois motores, e eles são acionados pelos contatores 07KM1 e 07KM2. Os contatores são equipados com blocos de contatos adicionais - para indicação e controle de ativação.

O soft starter ABB PSR-25-600 foi escolhido como alternativa. Sua corrente máxima é de 25 amperes, então temos uma boa margem. Especialmente quando você considera que terá que trabalhar em condições difíceis - o número de partidas / paradas, altas temperaturas. Foto - no início do artigo.

Aqui está um adesivo no soft starter com os parâmetros:

E o que há de novo no grupo VK SamElectric.ru ?

Inscreva-se e leia mais o artigo:

Soft Starter ABB PSR-25-600 - parâmetros

  • FLA - Full Load Amps - valor atual em plena carga - quase 25A,
  • Uc - tensão de operação,
  • Us é a tensão do circuito de controle.

Instalação do soft starter

Tentou iniciar:

A altura cabe um a um, a largura também, apenas o comprimento é um pouco maior, mas há um lugar.

Agora uma pergunta sobre as cadeias de gestão. Os contatores no circuito original foram ligados com 24 VCA, enquanto nossos ABBs são controlados com uma tensão de pelo menos 100 VCA. Existe a necessidade de um relé intermediário ou uma mudança na tensão de alimentação do circuito de controle.

No entanto, no site oficial da ABB, encontrei um diagrama mostrando que este dispositivo é capaz de operar em 24 VCA. Eu tentei a minha sorte - não funcionou, não inicia ...

Bem, colocamos um relé intermediário que traz a tensão para o nível desejado:

Aqui está de um ângulo diferente:

Isso é tudo. Relés intermediários chamados 07KM11 e 07KM21. By the way, eles também são necessários para circuitos adicionais. Os indicadores acendem através deles e secam os contatos para um dispositivo externo (ainda não usado, no esquema antigo - fios laranja).

Quando quis usar o controle diretamente, sem relé (24 VCA), planejei iniciar os indicadores de potência através dos contatos Com-Run, que agora não são utilizados.

Circuitos de partida suave

Aqui está o diagrama original.

E aqui está como eu mudei facilmente o esquema:

As configurações são curtas. Existem três ajustes - tempo de aceleração, tempo de desaceleração e tensão inicial.

Seria possível usar um soft starter e contatores seletores de motor (comutar um dispositivo para dois motores). Mas isso complicará e mudará muito o circuito e reduzirá a confiabilidade. O que é muito importante para uma instalação tão estratégica como uma casa de caldeiras.

Formas de onda de tensão

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Qualquer um pode montar um circuito com uma chave de fenda. E para quem quer ver a tensão e entender quais processos reais estão ocorrendo, um osciloscópio é indispensável. Publico oscilogramas na saída do soft starter 2T1.

Não é uma inconsistência lógica - o motor está desligado, mas há tensão nele?! Esta é uma característica de alguns soft starters. Desagradável e perigoso. Sim, há 220V no motor mesmo quando ele está parado.

O fato é que o controle ocorre apenas em duas fases, e a terceira (L3 - T3) é conectada diretamente ao motor. E como não há corrente, a tensão da fase L3 atua em todas as saídas do dispositivo, que passa pelos enrolamentos do motor. O mesmo absurdo acontece em relés de estado sólido trifásicos.

Tome cuidado! Ao fazer a manutenção de um motor conectado a um soft starter, desligue os disjuntores de entrada e verifique se não há tensão!

Como a carga é indutiva, a senóide não é apenas cortada em pedaços, mas também muito distorcida.

A interferência está acelerando e isso deve ser levado em consideração - pode haver mau funcionamento na operação dos controladores e outras correntes fracas. Para reduzir essa influência, é necessário espaçar e blindar os circuitos, instalar indutores na entrada, etc.

A foto foi tirada alguns segundos antes do contator interno (bypass) ligar, que aplicava tensão total ao motor.

Foto do casco

Outro pequeno bônus são algumas fotos da aparência do soft starter ABB PSR-25-600.

ABB PSR-25-600 - vista inferior

Opção - conector e suportes para conectar um ventilador de refrigeração, em caso de cargas pesadas

ABB PSR-25-600 - terminais de alimentação de entrada e terminais de alimentação e controle.

Por enquanto é só, dúvidas e críticas nos comentários sobre a partida suave de motores elétricos são bem vindas!

Boas férias de maio!