Устройства плавного пуска (УПП) и преобразователи частоты (ПЧ)

Устройства плавного пуска и преобразователи частоты применяются совместно с мощными электродвигателями. Они позволяют обеспечить постепенное нарастание подаваемой электрической мощности на агрегаты и управления скоростью вращения вала электродвигателя. Их используют для подключения насосного и промышленного оборудования.

О принципе действия УПП и ПЧ, их различиях и особенностях конструкции — в этой статье.

Устройство плавного пуска

Необходимость установки УПП имеет два типа причин:

• Эксплуатационные. При пуске мощного электромотора требуется значительный по величине пусковой ток. Он заметно превышает рабочий. Потому создает повышенную нагрузку на электросеть, электрооборудование, автоматы защиты. В гидравлических системах постепенное наращивание подаваемой мощности позволяет избежать резкого роста давления среды. Например, устройство плавного пуска для скважинного насоса обеспечивает равномерное нарастание скорости подачи воды при пуске агрегата. Что снижает шоковую нагрузку на трубопровод.
• Экономические. Использование УПП позволяет заметно продлить срок службы оборудования — самого насоса, трубопровода, арматуры. Что в конечном итоге позволяет предприятиям снижать стоимость владения насосными станциями, промышленным оборудованием.

Принцип работы УПП

Принцип работы устройства плавного пуска основан на управлении силой тока и напряжением в период запуска электромотора для достижения оптимального режима его работы. При этом применение УПП не ставит своей целью менять скорость вращения вала электромотора. Также оно оснащается системой байпас для полного отключения от рабочей сети после выхода электродвигателя на рабочий режим.

УПП относится к категории электротехнических устройств. Оно может иметь электронную или электрическую схему реализации. В первом случае используются современные микросхемы. Во втором — сравнительно недорогая и надежная тиристорная схема.

Рассмотрим, как работает устройство плавного пуска на примере тиристорной схемы. В момент подключения нагрузки питание на электромотор следует через УПП. Тиристорный блок позволяет изменять угол фаз трехфазного напряжения, подаваемого из электросети. Цель этого процесса — обеспечить постепенное нарастание напряжения, подключаемого к обмоткам электромотора.

В финальной фазе напряжение достигает максимального значения. На этом этапе УПП отключается с помощью системы байпас. Это позволяет продлевать срок службы тиристоров и других элементов схемы.

При отключении электромотора УПП снова подключается. Процесс запускается в обратном порядке. Теперь схема твердотельных контроллеров — тиристоров, постепенно снижает напряжение. Что позволяет плавно остановить ротор.

Некоторые модели УПП имеют средства регулировки. Они позволяют более точно подобрать характеристики под конкретные условия использования, мощность двигателя и особенности его конструкции.

Преобразователь частоты

Главное, для чего нужен преобразователь частоты — изменение скорости вращения вала асинхронного агрегата. Важным моментом является сохранение синусоидальной формы импульсов. Но их частота меняется. Что позволяет увеличить или уменьшить скорость вращения ротора асинхронного двигателя. В этом виде электромоторов она функционально связана с частотой смены фаз.

Принцип работы преобразователя частоты для насоса в большинстве случаев использует схему двойного преобразования электрического тока. На первом этапе он преобразуется в постоянный — выпрямитель. На втором — снова превращается в переменный. Но уже с иной частотой смены фаз.

Отметим, что подключение преобразователя частоты и устройства плавного пуска происходит на разных этапах работы мотора. УПП работает на начальном этапе и при остановке электродвигателя. ПЧ может быть подключено постоянно. Есть модели, позволяющие организовать оперативное управление преобразователем частоты тока, подаваемого на обмотки электродвигателя, для обеспечения стабильной скорости вращения ротора при изменении нагрузки на его вал.

Что дает подключение преобразователя частоты

Применение преобразователей частоты позволяет управлять производительностью насосов, расширять возможности электромоторов производственного оборудования. КПД использования электроэнергии при этом снижается незначительно. Величина потерь зависит от устройства преобразователя частоты. Наилучшими техническими характеристиками обладают изделия, выполненные на современных микросхемах.

Существуют исполнения ПЧ, предназначенные для монтажа на стандартную DIN-рейку. Что позволяет использовать их в составе шкафов управления насосным оборудованием, другими агрегатами. В эти ШУ устанавливаются и УПП. Что позволяет обеспечить ограничение доступа и защиту электрооборудования. Уменьшить количество проводов при подключении электродвигателей.

Автор статьи: Александр Шихов