Softstarty

Silniki elektryczne prądu przemiennego stanowią obecnie największą grupę odbiorników energii elektrycznej na świecie. W Polsce w ubiegłym dziesięcioleciu skonsumowały one ponad 50% całej wyprodukowanej energii elektrycznej. Powodem tego jest szerokie zastosowanie napędów silnikowych w przemysłowych procesach technologicznych i układach automatyki. Największym problemem związanym ze sterowaniem trójfazowych silników prądu przemiennego (głównie asynchronicznych silników klatkowych) była regulacja prędkości obrotowej oraz zmiana jego momentu. Rozwiązania bazujące na układach mechanicznych nie zawsze dawały pożądane efekty i związane były często z pewnymi ograniczeniami, a przede wszystkim nie były rozwiązaniami tanimi, uniwersalnymi, nadającymi się do szerokiego stosowania. Stan ten został zmieniony z chwilą pojawienia się technologii półprzewodnikowej i bazujących na niej urządzeniach; przemienników częstotliwości i softstartów.

Warte zaznaczenia jest to, że w zakresie technologii półprzewodnikowej w ostatnim dziesięcioleciu obserwuje się czterokrotny wzrost nakładów, które inwestorzy ponoszą na modernizacje, wpływając na podniesienie jakości i niezawodności sterowania obciążeniami elektrycznymi (silniki, elementy grzejne, oświetlenie, ... ). Oczywiście najszybciej nowe rozwiązania doceniły kraje wysokorozwinięte, takie jak Japonia, Stany Zjednoczone, oraz Europa Zachodnia, napędzając rozwój tej technologii, a tym samym wpływając na obniżanie kosztów wytwarzania elementów energoelektronicznych. Obecnie jednak coraz większy udział w obrotach w tym segmencie rynku zaczyna przypadać na kraje Dalekiego Wschodu (Tajlandia, Malezja, ...) oraz na Europę Środkową.

TECHNOLOGIA PÓŁPRZEWODNIKOWA.

Elementy półprzewodnikowe mocy znajdują obecnie bardzo szerokie zastosowanie w sterowaniu pracą silników prądu przemiennego. Można powiedzieć, że podstawowymi elementami mocy stosowanymi w urządzeniach realizujących łagodne załączanie i hamowanie silników AC, to tyrystory i/lub tyrystorowe moduły elektroizolowane, tranzystory mocy, oraz tranzystory z izolowaną bramką IGBT (stosowane głównie w falownikach).

Duże możliwości, nowe funkcje i prosta współpraca z systemami komputerowymi tych sterujących urządzeń mocy, przyczynia się do dużej popularności takich rozwiązań sterowania silnikami a coraz większa konkurencja w tym segmencie rynku powoduje obniżanie ceny na te jednak złożone produkty.

UKŁADY DO ŁAGODNEGO ROZRUCHU I ZATRZYMYWANIA SILNIKÓW INDUKCYJNYCH TO NAJLEPSZA OCHRONA PRZED PRZEDWCZESNYM ZUŻYWANIEM SIĘ UKŁADÓW NAPĘDOWYCH.

Współczesne urządzenia napędowe powinny spełniać, w zależności od procesu technologicznego i mocy silnika napędowego, wiele istotnych wymagań, spośród których jako najważniejsze można wymienić:

• przetwarzanie energii elektrycznej w mechaniczną z możliwie dużą sprawnością

• regulacja bezstopniowa w szerokim zakresie takich wielkości jak prędkość kątowa, moment obrotowy, przyspieszenie kątowe, przesunięcie kątowe i liniowe, współczynnik mocy silnika napędowego

• minimalizacja uchybu i czasu trwania procesów przejściowych przy zmianach wielkości sterujących i zakłócających

• maksymalne wykorzystanie mocy silnika przy równoczesnym ograniczeniu takich wielkości jak napięcie, prąd, temperatura itp.

• prosta obsługa i niezawodność pracy

Szybki rozwój energoelektroniki sprawił, że silniki prądu przemiennego, szczególnie klatkowe, stanowią coraz częściej element wykonawczy napędów przemysłowych.

Rozruch bezpośredni lub rozruch typu gwiazda / trójkąt są nadal najczęściej stosowanym rodzajem załączania silników. Pomimo udoskonaleń technicznych silników i styczników sterujących ich pracą, udary występujące podczas gwałtownego załączania i wyłączania nie mogą być wyeliminowane. Uszkodzenia łożysk, skrzyń biegów, przedwczesne zużycie, częste awarie pasów przenoszących napędy czy też spadające produkty przy załączaniu urządzeń je transportujących są jednymi z wielu niekorzystnych następstw tego popularnego rodzaju załączania.

SILNIKI ORAZ CAŁE INSTALACJE – DZIĘKI UKŁADOM DO ŁAGODNEGO ROZRUCHU I ZATRZYMYWANIA – MOGĄ BEZAWARYJNE FUNKCJONOWAĆ ZNACZNIE DŁUŻEJ.

Załączanie asynchronicznych silników klatkowych jest najbardziej krytycznym ze stanów ich pracy (nie licząc zablokowania wirnika). Niewielka rezystancja wirnika powoduje znaczny udar prądowy podczas rozruchu silnika. W efekcie, jego moment rozruchowy jest niewielki, a możliwe nawet ośmiokrotne przekroczenie znamionowego prądu silnika w czasie rozruchu, często powoduje spadek napięcia w sieci. Co prawda, przeciążenie prądowe nie jest zależne od obciążenia silnika, jednak wpływa ono na czas jego trwania. Wszystkie powyższe niekorzystne zjawiska występujące przy rozruchu silników AC próbuje się zminimalizować poprzez zastosowanie przełączników „gwiazda / trójkąt” oraz przez stosowanie układów typu SOFTSTART.

Przełącznik „gwiazda / trójkąt” ogranicza wartość prądu rozruchu, jednak nie eliminuje całkowicie udarów mechanicznych jakie mają miejsce bezpośrednio po załączeniu obciążenia oraz po przełączeniu z ”gwiazdy” w „trójkąt”.

Przy wykorzystaniu układów typu SOFTSTART znacznie redukuje się prąd rozruchu oraz udary mechaniczne silników, jego wału (wirnika), skrzyń biegów oraz pasów przenoszących napęd. Żywotność urządzeń mechanicznych jest dzięki temu znacznie przedłużona.

Typowe aplikacje:

• pompy, kompresory

• pasy, taśmociągi

• podnośniki, windy

• dmuchawy, wentylatory

• mieszalniki

• drzwi garażowe

• elementy grzejne

• sterowanie oświetleniem

• itd.

Możliwości półprzewodnikowych urządzeń dedykowanych do sterowania silnikami AC, pozwalają na załączanie i zatrzymywanie taśmociągu (przenośnika) w sposób łagodny i miękki. Umożliwia to uniknięcie uszkodzeń produktów, co zdarza się przy załączaniu bezpośrednim lub przy rozruchu typu gwiazda / trójkąt. W dodatku, ryzyko zużycia lub uszkodzenia części mechanicznych, łożysk, silników i pasów przenoszących napęd, jest znacznie zredukowane.

Łagodne załączanie minimalizuje także szkody powodowane gwałtownymi zmianami ciśnienia w systemie hydraulicznym pomp, które zdarzają się przy bezpośrednim ich załączaniu, gwałtownych zatrzymaniach czy załączaniu typu „gwiazda / trójkąt”. W tego rodzaju obciążeniach również maksymalny prąd rozruchowy może być zmniejszony a stany przejściowe, które mają miejsce podczas przełączania typu „gwiazda / trójkąt” - są wyeliminowane.

UKŁADY DO ŁAGODNEGO ROZRUCHU I ZATRZYMYWANIA SILNIKÓW INDUKCYJNYCH.

Oferta firmy PATECH zawiera szeroką gamę układów do łagodnego rozruchu i zatrzymania 1 i 3-fazowych silników indukcyjnych, począwszy od softstartów z regulacją fazową napięcia w jednej fazie do urządzeń realizujących sterowanie wartością skuteczną napięcia w 3 fazach.

Wszystkie urządzenia półprzewodnikowe (także softstarty) są produkowane przez firmę CARLO-GAVAZZI z siedzibą w Szwajcarii, która posiada ogromne doświadczenie w technologii półprzewodnikowej.

Układy sterowania silnikami są przeznaczone do łagodnego załączania 3-fazowych silników indukcyjnych i mają za zadanie redukuję niekorzystnych zjawisk występujących podczas rozruchów silników, które wpływają na żywotność tych urządzeń i jakość ich pracy.

Moc musi odpowiadać kwadratowemu stosunkowi obrotów do momentu obrotowego. Rozruch napędów z liniowym lub stałym stosunkiem obrotów do momentu obrotowego nie może by prowadzony z pełną moc ( np. pompy tłokowe do momentu osiągnięcia pełnego biegu tylko poprzez zawory bypassowe). Prąd znamionowy softstartera musi być równy lub większy od prądu znamionowego silnika. Dla maszyn o ciężkim rozruchu należy dobiera softstarter odpowiednio do jego przeciążalności.