Softstarty w ofercie TME Od wielu lat nie pamiętamy juŜ, co to jest

Softstarty w ofercie TME
Od wielu lat nie pamiętamy juŜ, co to jest „stopień zasilania”, powoli jednak zaczynają
pojawiać się prognozy występowania deficytów energii elektrycznej. Jej największymi
odbiorcami są uŜytkownicy wszelkiego rodzaju silników duŜej mocy stosowanych
w procesach przemysłowych, automatyce itp. DuŜego znaczenia nabierają nowoczesne,
energooszczędne metody sterowania takimi urządzeniami.
Z uruchamianiem i zatrzymywaniem silnika elektrycznego związanych jest wiele zjawisk
wynikających z indukcyjnego charakteru jego impedancji i bardzo małej rezystancji uzwojeń.
Zjawiska te stanowią dość duŜy problem w eksploatacji większości maszyn elektrycznych.
Bezpośrednie, nagłe podanie napięcia na uzwojenie silnika powoduje powstanie silnego
impulsu prądowego, wielokrotnie przewyŜszającego wartość prądu pracy. MoŜe to być
przyczyną niepoŜądanego uruchamiania zabezpieczeń stosowanych w obwodzie zasilania.
Wbrew oczekiwaniom, duŜemu prądowi początkowemu nie towarzyszy duŜy moment
rozruchowy silnika. Gwałtowne zmiany natęŜenia prądu wywołują jednoczesne skoki napięć
w instalacji elektrycznej wynikające m.in. z jej niezerowej impedancji, mogące powodować
uszkodzenia urządzeń elektronicznych zasilanych z tej samej sieci. Nie do zbagatelizowania
są równieŜ udary mechaniczne wirników wywołane gwałtownym ich pobudzeniem.
W układach pompowych problemem są uderzenia hydrauliczne występujące podczas
zatrzymywania silnika. Gwałtowne włączanie i wyłączanie silników napędzających
taśmociągi moŜe powodować spadanie elementów oraz zrywanie pasów transmisyjnych.
Są to niepoŜądane efekty, którym moŜna zaradzić stosując nowoczesne rozwiązania
elektroniczne – przemienniki częstotliwości i softstarty.
Urządzenia te konstruuje się w oparciu o elementy półprzewodnikowe, takie jak tyrystory,
triaki, tranzystory z izolowaną bramką (IGBT), tranzystory mocy. Softstarty systematycznie
wypierają urządzenia wykorzystujące stare metody sterowania, często mechaniczne.
Z racji zasady działania udostępniają niemoŜliwe do realizacji w sterownikach
mechanicznych funkcje, takie jak: łagodny rozruch/zatrzymanie silnika, zmiana kierunku
obrotów silnika, impulsowe podawanie pełnej mocy w celu pokonania oporów statycznych
w wirnikach (kick-start), praca w trybie automatycznym (z zaprogramowanymi cyklami pracy),
moŜliwość współpracy z komputerem, dokładna sygnalizacja poszczególnych faz pracy
realizowana najczęściej za pomocą diod świecących. Softstarty zwiększają niezawodność
sterowania i ułatwiają pracę operatora maszyny z silnikiem elektrycznym. Softstarty dobiera
się odpowiednio do mocy silnika – na rynku dostępne są modele przewidziane na moce
od setek watów do setek kilowatów. Oferuje je wiele firm specjalizujących się w automatyce
i sterowaniu. Stosowanie softstartów przekłada się na wydłuŜenie czasu bezawaryjnej pracy
maszyn elektrycznych wykorzystujących silniki elektryczne, takich jak: pompy, kompresory,
dmuchawy, wentylatory, podajniki, pasy, taśmociągi, dźwigi, windy, podnośniki, suwnice,
mieszalniki, drzwi garaŜowe itp.
-1–
Softstarty z serii MCI firmy Danfoss
W ofercie TME znajdują się softstarty z serii MCI (MCI15/400VAC i MCI25/400VAC)
przeznaczone do zapewnienia łagodnego rozruchu i zatrzymywania 3-fazowych
asynchronicznych silników klatkowych. Coraz częściej uŜytkownicy zastępują nimi stare
układy rozruchowe trójkąt/gwiazda. Zmiana taka bardzo korzystnie wpływa na kształt prądu
płynącego w sieci zasilającej, co przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1. Porównanie wykresu prądu dla silnika sterowanego układem gwiazda-trójkąt
i softstartem
Widać na nim, Ŝe po zastosowaniu softstartu wzrost natęŜenia prądu jest łagodny, nie
występują silne impulsy prądowe. W softstartach MCI15/400VAC i MCI25/400VAC
zapewniono niezaleŜnie nastawiane czasy rozbiegu i wybiegu w zakresie od 0 do 10 s,
nastawiany moment rozruchowy do 85% wartości znamionowej oraz automatyczną detekcję
zaniku fazy. Urządzenia te pracują w sieci prądu przemiennego. Maksymalne napięcie
wynosi 600 V AC, a uniwersalne napięcie sterujące mieści się w zakresie 24...480 V AC/DC.
Prezentowane softstarty automatycznie przystosowują się do częstotliwości sieci (50 lub 60
Hz). Rozruch silnika moŜe odbywać się bez obciąŜenia lub od razu z pełnym obciąŜeniem.
W drugim przypadku konieczne jest pokonywanie większego momentu bezwładności.
W softstartach implementuje się więc funkcję „kick start”, której działanie polega na
krótkotrwałym, 20-milisekundowym podaniu pełnego zasilania na początku fazy rozruchowej.
Dopiero po takim impulsie następuje łagodne zwiększanie napięcia, aŜ do uzyskania
wartości docelowej. W softstartach MCI zastosowano opcjonalne styki pomocnicze,
w których elementem wykonawczym są tyrystory. Styki te mogą więc być uŜyte wyłącznie
do współpracy z urządzeniami prądu przemiennego. MoŜliwe jest równieŜ stosowanie
przekaźników by-pass bocznikujących złącze półprzewodnikowe po zakończeniu fazy
rozruchowej. Stan pracy urządzenia jest sygnalizowany wskaźnikiem LED. Przykładowy cykl
pracy urządzenia przedstawiono na rys. 2.
-2–
Rys. 2. Przykładowy cykl pracy silnika sterowanego softstartem
Nowość – softstart RSN-2
Podstawową funkcją softstartu RSN-2 jest łagodny rozruch i hamowanie 3-fazowych silników
asynchronicznych o mocy do 4 kW. W modelu RSN-2N wprowadzono moŜliwość zmiany
kierunku obrotów silnika – tzw. układ nawrotny. Schemat połączeń róŜnych wersji softstartu
RSN-2 przedstawiono na rys. 3.
Rys. 3. Schemat połączeń róŜnych wersji softstartu RSN-2
W urządzeniu zastosowano układ automatycznej detekcji zaniku fazy, zabezpieczenie
-3–
warystorowe, przewidziano bocznikowanie styków półprzewodnikowych przekaźnikiem bypass. Sterowanie jest zrealizowane w oparciu o system mikroprocesorowy, dzięki czemu w
prosty sposób uzyskano moŜliwość pracy w trybie automatycznym. Polega on na cyklicznej
zmianie kierunku obrotów zgodnie z ustawionymi czasami startu, pracy, zatrzymania i
postoju oraz napięciem początkowym. Jako elementy sygnalizacyjne zastosowano dwie
diody LED. Jedna z nich (zielona) informuje o występowaniu napięcia zasilającego, druga,
wielokolorowa „CTR” sygnalizuje stan pracy urządzenia. Podczas rozruchu i hamowania
pulsuje ona kolorem zielonym, w wykonaniu 2N moŜe to być równieŜ kolor czerwony, w
zaleŜności od kierunku obrotów. Pulsowanie przechodzi w świecenie ciągłe, po zakończeniu
fazy rozruchowej i uaktywnieniu przekaźnika by-pass. W trybie automatycznym, w trakcie
postoju, dioda pulsuje na przemian kolorem zielonym i czerwonym. Zanik fazy jest natomiast
sygnalizowany ciągłym świeceniem w kolorze pomarańczowym. Czas rozruchu i zatrzymania
moŜna regulować potencjometrami umieszczonymi na płycie czołowej (START i STOP). Jest
tu równieŜ potencjometr U-min, którym ustawia się wartość początkową momentu
rozruchowego. W softstarcie typu RSN-2 nie ma zabezpieczenia przed zwarciem wyjścia,
naleŜy to mieć na uwadze podczas eksploatacji urządzenia. NajwaŜniejsze parametry
techniczne softstartu RSN-2 przedstawiono w tab. 1.
Tab. 1. NajwaŜniejsze parametry techniczne softstartu RSN-2
Napięcie zasilające
Częstotliwość napięcia zasilającego
Moc pobierana
Minimalny prąd obciąŜenia
Dopuszczalna obciąŜalność
silnik 1,0 kW
silnik 2,2 kW
silnik 4,0 kW
Czas rozruchu
Czas zatrzymania
Napięcie początkowe
Wilgotność względna
Temperatura pracy
Kategoria uŜytkowania
Stopień ochrony obudowy
Odporność EMC
Zgodność z wymaganiami
Wymiary
Masa
Mocowanie
N/3×230/400 V AC
50 Hz
<10 VA
200 mA
5A
10 A
15 A
0,5...10 s
0,5...10 s
20...80% Un
25...85%
0...40oC
AC-53b (wewn. by-pass)
IP20 wg PN-EN 60529
PN-EN 50082-2
PN-EN 60947-4-2
90×130×50 mm
350 g
Szyna DIN-EN
UŜytkownicy silników elektrycznych coraz częściej są zainteresowani elektronicznymi
metodami sterowania. Potwierdza to stale rosnąca sprzedaŜ softstartów i towarzysząca jej
zwiększająca się oferta na te urządzenia. Wszystko wskazuje na to, Ŝe jest to tendencja
stała.
Andrzej Grabowski
-4–