Существует два типа электродвигателей: переменного тока (AC) и постоянного тока (DC). Двигатели переменного тока могут быть синхронными или асинхронными. Синхронные двигатели используются в областях, где важны скорость и точность, включая синхронные часы, таймеры в электронных устройствах и звукозаписывающую аппаратуру. Асинхронные, или индукционные, двигатели способны работать на переменных скоростях, требуют минимального обслуживания и отличаются надежностью, поэтому широко применяются в промышленности. В таких сферах, как подъем, перемешивание, перекачка, сжатие и бурение, индукционные двигатели проще в эксплуатации и более экономичны по сравнению с синхронными и двигателями постоянного тока.

Среди двух основных типов индукционных (асинхронных) двигателей — однофазных и трехфазных — однофазные двигатели обычно применяются в устройствах с небольшой электрической нагрузкой, таких как бытовая техника, поскольку однофазные двигатели не способны запускаться самостоятельно. Трехфазные двигательные системы находят гораздо более широкое промышленное и коммерческое применение, поскольку требуют меньше медной проводки и потому дешевле, компактнее, эффективнее и работают более плавно (с меньшей вибрацией).

Контроллеры имеют решающее значение

Двигательные системы полагаются на пускатель, или контроллер, поскольку он управляет работой двигателей , запуская, останавливая, переключая направление вращения, ускоряя и замедляя двигатель, а также защищая его от перегрузок и неисправностей.

Самый простой контроллер представляет собой выключатель между двигателем и источником питания, тогда как более сложные контроллеры регулируют скорость и крутящий момент двигателя.

Прямые пускатели (DOL, или пускатели прямого включения) — самый простой тип пускателя двигателя; при подаче питания они немедленно подключают клеммы двигателя к источнику питания. Пускатели DOL полезны в тех случаях, когда высокий пусковой ток двигателя не вызывает чрезмерного падения напряжения в цепи питания. Они подходят для небольших водяных насосов, компрессоров, вентиляторов и конвейерных лент. Однако пускатели прямого включения не могут обеспечивать обратную связь.

Кроме того, в случае асинхронного двигателя, такого как трехфазный индукционный двигатель, потребляющего высокий пусковой ток, обычно в шесть-семь раз превышающий ток полной нагрузки, пускатели DOL не смогут защитить двигатель от этого пускового тока.

 

Защита оборудования и продление срока его службы

Контроллеры двигателей подвержены различным формам износа. В частности, пускатели трехфазных индукционных двигателей должны справляться с такими разрушительными факторами, как пусковой ток и электрическая дуга.

Пусковой ток, также известный как бросок тока при включении или пусковой импульсный ток, представляет собой высокий уровень тока, потребляемого двигателем при разгоне до полной скорости. В этот период двигателю часто требуется потреблять ток, в семь-десять раз превышающий номинальную рабочую нагрузку. Перегрузка по току, хотя и длится менее секунды, вызывает скачки крутящего момента, создающие механическое напряжение в машине, особенно при частом повторении циклов пуска и остановки. Обычные пускатели DOL не способны защитить двигатель от этого пускового тока. Поэтому контроллер должен иметь защитный механизм, способный должным образом амортизировать нагрузку на подключенное оборудование.

Электрическая дуга— явление, при котором прохождение электрического тока через газ вызывает электрический пробой газа и разряд, — чаще всего возникает в контроллерах двигателей, где контакты многократно размыкают и замыкают электрическую цепь. Электрическая дуга выделяет большое количество тепла, которое может расплавить или даже испарить небольшие участки поверхности контактов, повреждая контроллер двигателя.

Помимо борьбы с пусковым током и электрической дугой, пускатели трехфазных индукционных двигателей также нуждаются в функции плавного пуска и останова. Плавный пуск и останов предотвращают повреждение оборудования, а также тяжелых и громоздких объектов, перемещаемых компрессорами, конвейерными лентами и системами ворот. Из-за своей массы такие объекты обладают значительным моментом инерции даже на низких скоростях.

Как плавные пускатели, так и частотно-регулируемые приводы могут использоваться для защиты оборудования и продления срока службы двигателя за счет снижения пускового тока и связанного с ним тепловыделения, вызванного частыми пусками и остановками.

Основные типы пускателей двигателей

Плавные пускатели двигателей, или твердотельные пускатели пониженного напряжения, способны временно снижать нагрузку по току и скачок крутящего момента при запуске двигателя, плавно увеличивая при этом его скорость. В результате плавный пускатель снижает механическую нагрузку на двигатель и вал, продлевая срок службы системы. Плавные пускатели могут настраиваться под конкретные задачи. Они помогают избежать скачков давления в насосных установках и обеспечивают плавный запуск конвейерных лент, сводя к минимуму рывки, нагрузки или проскальзывание. Поскольку плавные пускатели обладают более высокой электрической сложностью по сравнению с пускателями прямого включения, они нередко сталкиваются с проблемами соотношения цены и производительности.

Частотно-регулируемый привод (ЧРП) использует электромеханические приводные системы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя путем изменения частоты и напряжения на входе двигателя. Благодаря этому ЧРП способны снижать ток, необходимый для запуска двигателя. ЧРП легко интегрируется с системами автоматического управления. Частотно-регулируемые приводы также отличаются высокой энергоэффективностью, способствуя снижению пиковой потребности в электроэнергии. Однако глобальное проникновение ЧРП на рынок остается относительно небольшим из-за их высокой стоимости и чувствительности к таким факторам окружающей среды, как температура и скачки напряжения.

 

Хотя плавные пускатели двигателей и частотно-регулируемые приводы уже обеспечивают очевидные преимущества для двигателей, производители продолжают разрабатывать системы с расширенной функциональностью и более низкой ценой.

Преимущества гибридных пускателей двигателей

Гибридные пускатели двигателей серии DRMS от Sensata способны обеспечивать до шести функций в одном устройстве: прямое/реверсивное вращение, плавный пуск/плавный останов, защиту двигателя от перегрузки и реле отключения от сети.

Благодаря функции плавного пуска/останова гибридные пускатели двигателей серии DRMS от Sensata предлагают особенно ощутимые преимущества для конвейерных систем. Помимо функции электромеханического реле, гибридные пускатели серии DRMS оснащены функцией твердотельного реле, которое использует полупроводники для бесконтактной работы, обеспечивая быстрое и не подверженное износу управление питанием.

Благодаря производительности твердотельного реле и надежности электромеханического реле гибридные пускатели двигателей серии DRMS более эффективно смягчают разрушительное воздействие высоких пусковых токов, возникающего механического напряжения и образования зазоров в системе. В результате сочетание функций реле обеспечивает более высокую производительность и стабильность, меньшее энергопотребление, повышенную безопасность и увеличенный срок службы оборудования.

Кроме того, гибридные пускатели двигателей серии DRMS отличаются компактностью — их ширина составляет всего 22,5 мм, что позволяет сократить требуемое пространство для пускателя двигателя до 75 процентов. Наконец, по сравнению с частотно-регулируемыми приводами, стоимость которых составляет от 400 до 1200 долларов, устройства DRMS предлагают более экономичный вариант.

Гибридные пускатели двигателей серии DRMS могут применяться в конвейерных системах, системах ворот и компрессорах производителями оборудования, разработчиками или изготовителями панелей и производственными предприятиями. Кроме того, эти гибридные пускатели двигателей обладают более высоким максимальным номинальным напряжением двигателя — 400 В — по сравнению с другими сопоставимыми изделиями; такое более высокое максимальное номинальное напряжение позволяет использовать гибридные пускатели двигателей серии DRMS в более широком спектре промышленных приложений, чем это способны другие изделия.

Заключение

Пускатели двигателей для индукционных двигателей проходят через множество циклов пуска и останова. При сравнении пускателей двигателей следует учитывать такие факторы, как производительность, долговечность, надежность, размер, стоимость, а также защиту оборудования от пускового тока и других потенциально разрушительных явлений. Прямые пускатели надежны, но обеспечивают слабую самозащиту и слабую защиту активов, приводимых в движение двигателями. Более высокий уровень защиты обеспечивают ЧРП, однако по высокой цене. Гибридные пускатели двигателей обеспечивают баланс между всеми этими факторами и поэтому заслуживают серьезного внимания при выборе решения для двигателей, работающих с ценным оборудованием.

Для получения дополнительной информации о серии DRMS от Sensata посетите https://www.onlinecomponents.com/featured/sensata-crydom-546/sensata-crydom-din-rail-mount-hybrid-motor-starters-drms-series?id=459

Эта публикация спонсирована OnlineComponents.com. Все мнения являются моими собственными. –John Koon