Розумне керування тиристорами в пристроях плавного пуску WEG

В сучасному виробництві все частіше постає питання підвищення надійності в роботі електродвигунів, зменшення навантажень на обладнання при пусках та гальмуваннях рухомих мас тощо. Перетворювачі частоти, що добре себе зарекомендували в задачах керування роботою електричних машин, не завжди доцільно використовувати в механізмах із сталою швидкістю роботи. Саме тому, для розгону та гальмування електродвигунів на виробництві все частіше використовуються тиристорні пристрої плавного пуску. Вони ж є значно дешевшими, у порівнянні з перетворювачами частоти, значно простішими в обслуговуванні та налаштуванні, не призводять до ударних електричних навантажень на обмотку двигуна під час роботи.

На ринку України існує досить великій вибір пристроїв плавного пуску, що задовольняє вимогам технологічної задачі пуску двигуна. При цьому керування тиристорами здійснюється таким чином, що при подачі зовнішньої команди пуску відбувається плавне зменшення кута відпирання тиристорів, що, в свою чергу, призводить до лінійного зростання напруги на клемах електродвигуна. Деякі з цих пристроїв плавного пуску мають обхідний контактор, що замикається після закінчення пуску, шунтує силові тиристори і призводить до уникнення їх нагріву при роботі зі сталою швидкістю. Проте, у більшості випадків, це все, що вміє пристрій плавного пуску, і це суттєво обмежує область його використання.

Реалізація більш складного керування тиристорами дозволяє значно розширити функціональність пристроїв плавного пуску та можливості їх застосування. Так, в новій серії пристроїв плавного пуску SSW900 від компанії WEG завдяки інтелектуальному керуванню тиристорами забезпечується можливість короткочасної роботи двигуна на зниженій швидкості, а також реверс двигуна без використання додаткових контакторів.

Робота на зниженій швидкості використовується в механізмах для тестування правильності напрямку обертання двигуна, коректності роботи механічної частини (конвеєри, турбомеханізми). Короткочасний реверс використовується у пилорамах та куттерах при необхідності звільнення ріжучих елементів від залишків продукції. І, коли технолог ставить вимогу обов’язкової наявності вищевказаних функцій, більшість інженерів та проектувальників вирішують встановити перетворювач частоти. Це призводить, в свою чергу, до ускладнення системи керування механізмом, обслуговування, необхідності поліпшення умов навколишнього середовища тощо.

В той же час вищевказані функції у пристрої плавного пуску SSW900 налаштовуються без використання додаткових пристроїв, але потребують розуміння особливостей їх реалізації на тиристорах. Так, для реалізації роботи із зниженою швидкістю JOG необхідно зменшити частоту напруги живлення двигуна. З використанням тиристорів таке зниження частоти можливе лише за рахунок ігнорування певних періодів вхідної напруги зі збереженням послідовності прикладання напруги на обмотки трифазного двигуна. При цьому струм в фазах буде переривчастим, що призведе до коливань моменту двигуна, і це, в свою чергу, унеможливлює його роботу в тривалому режимі.

Для забезпечення номінального крутного моменту при зниженні частоти живлення обмоток двигуна необхідно ще й регулювати напругу. Це, в свою чергу, забезпечується регулюванням кута відпирання відповідних тиристорів, проте на практиці не дозволяє отримати більше 75% від номінального моменту. Це, знов таки, накладає певні обмеження на використання цієї функції, на відміну від перетворювачів частоти, де робота в режимі JOG може відбуватись із номінальним крутним моментом. Налаштування цього режиму здійснюється або з пульта самого пристрою плавного пуску, або за допомогою відповідного програмного забезпечення WEG programming Suite та USB-підключення, і не потребує втручання висококваліфікованого персоналу. Вікно для конфігурації має наступний вигляд:

Оператором задається значення напруги у відсотках від номінальної в параметрі С7.3.2, а пристрій плавного пуску визначає максимальний допустимий час роботи в цьому режимі при вибраній напрузі, яке можна спостерігати в С1.3. При таких налаштуваннях графік зміни швидкості при подачі команди JOG для двигуна потужністю 1 кВт представлений на рисунку, при цьому значення С7.3.2=30%. При відсутності навантаження на двигуні коливання швидкості сягає 100 об/хв при номінальній швидкості двигуна 1500 об/хв.

Таке коливання є недопустимим для тривалої роботи, але може використовуватись в короткочасному режимі. Швидкість при цьому складає в середньому 200 об/хв., тобто 1/7 від номінального значення швидкості двигуна.

За таким ж самим принципом відбувається реверс двигуна без використання додаткових контакторів. Системою керування пристрою плавного пуску пропускає лише відповідні напівхвилі напруги, фактично змінюючи послідовність фаз, що надходять на обмотки двигуна. При цьому крутний момент двигуна лежить в межах 50-75% від номінального, що теж формує певні обмеження на використання пристрою плавного пуску, а швидкість не перевищує 5 Гц.

Таким чином, з урахуванням певних особливостей реалізацій функцій JOG та REVERSE пристрої плавного пуску WEG серії SSW900 можуть використовуватись у різних типах механізмів, де не потрібний номінальний момент двигуна під час реверсу та роботи зі зниженою швидкістю.

А.В. Торопов, доцент кафедри АЕМК НТУУ «КПІ ім.І.Сікорського», Л.В. Торопова, асистент кафедри АЕМК НТУУ «КПІ ім.І.Сікорського»

Каталог