Как выбрать устройство плавного пуска для электродвигателя

Устройство плавного пуска (УПП) подбирают не только по мощности двигателя. Мощность и ток на шильдике служат отправной точкой, а типоразмер аппарата зависит ещё от тяжести пуска, числа пусков в час, температуры, высоты установки и способа подключения. [1, 2]

Ниже порядок выбора и примеры расчёта по методике ABB. Коэффициенты и типоразмеры у разных производителей и серий отличаются, поэтому окончательный выбор проверяют по каталогу конкретной модели.

Какие данные нужны для подбора

• напряжение сети и номинальное напряжение двигателя;

• мощность и номинальный ток двигателя по шильдику;

• схема соединения обмоток и число выводов (понадобится для подключения «внутри треугольника»);

• тип нагрузки и её момент инерции: насос, вентилятор, конвейер, дробилка;

• число пусков в час и длительность разгона;

• температура и высота установки над уровнем моря;

• число двигателей, которыми должен управлять один аппарат. [1]

Если данных мало, начните с типа нагрузки: от него зависит, считается пуск нормальным или тяжёлым.

Подбор по мощности и току

В большинстве случаев УПП выбирают по номинальной мощности двигателя, а для проверки сравнивают номинальный ток аппарата с током двигателя. При линейном подключении аппарат должен выдерживать полный ток двигателя: двигателю на 100 А нужен УПП минимум на 100 А. [1]

При подключении «внутри треугольника» через УПП идёт около 58% линейного тока, поэтому можно взять аппарат меньшего номинала: для двигателя на 100 А достаточно устройства на 58 А. Но схема требует шести проводов к двигателю, возможности работы обмоток в треугольнике и трёхфазного управления: двухфазные УПП для неё не подходят. [1]

Нормальный и тяжёлый пуск

Тяжесть пуска определяется моментом инерции нагрузки. Если при прямом пуске двигатель разгоняется менее чем за 5 секунд, пуск считают нормальным, если дольше, тяжёлым. [1]

Если пусков больше 10 в час, ABB тоже рекомендует взять аппарат на типоразмер больше: каждый пуск нагревает тиристоры и радиатор, а паузы между пусками служат для охлаждения. [1, 2]

Более крупный УПП не меняет напряжение и ток, подаваемые на двигатель. Он лишь способен дольше выдерживать больший ток, поэтому подходит для более тяжёлых механизмов. [1]

Подбор по типу нагрузки

Таблица составлена по рекомендациям ABB. [1]

Поправки на температуру и высоту

Паспортный ток УПП обычно указан для температуры до 40 °C и высоты до 1000 м над уровнем моря. При больших значениях допустимый ток снижают. [1]

В методике ABB для серий PST(B) ток уменьшают на 0,8% за каждый градус выше 40 °C. Пример: аппарат на 105 А при 48 °C даёт около 98 А, поэтому для двигателя на 105 А потребуется типоразмер больше. На высоте 2500 м аппарат на 300 А по формуле ABB можно использовать лишь до 270 А. [1]

У других производителей коэффициенты иные. Например, Schneider Electric для ATS48 указывает снижение тока на 2% за каждый градус выше 40 °C. [4]

Какую конструкцию аппарата выбрать

• Байпас. Со встроенным байпасом аппарат меньше греется после разгона; ABB отмечает, что при байпасе можно уменьшить шкаф и взять более высокую степень защиты, потому что вентиляция не нужна. [1]

• Две или три управляемые фазы. Двухфазные УПП компактнее и подходят для большинства обычных задач, но при пуске и останове ток в неуправляемой фазе выше, а начальное напряжение и ограничение тока иногда задают чуть выше. Трёхфазное управление предпочтительно, если нужен минимальный пусковой ток, подключение «внутри треугольника» или недопустима асимметрия токов. [1]

• Плавный останов и управление моментом. Для насосов, чтобы избежать гидроудара, берут модель с управлением моментом при остановке. [1]

• Защиты. Встроенная защита от перегрузки, вход PTC, защита от недогрузки (сухой ход насоса, обрыв ремня), блокировки ротора и неверного чередования фаз, форсированный пуск для заклинивших механизмов зависят от модели. [1]

• Напряжения. Отдельно проверяют силовое напряжение, напряжение питания электроники и напряжение цепи управления: они могут различаться. Допустимые колебания сети по данным ABB от −15% до +10%. [1]

• Связь. Нужен ли интерфейс Modbus, Profibus и другие, определяют по спецификации.

Несколько двигателей от одного УПП

Один аппарат может запускать несколько двигателей одновременно или по очереди, но проверяют суммарные ток и время пуска. При параллельном пуске УПП должен выдерживать суммарный номинальный и суммарный пусковой ток. Пример ABB: два двигателя по 100 А с пусковым током 4×Ie дают 800 А в течение 10 секунд. Для каждого двигателя нужна своя защита от перегрузки, а плавный останов обычно возможен только для последнего запущенного двигателя. [1]

Аппараты защиты и коммутации

УПП не требует линейного контактора, но ABB рекомендует его для аварийного отключения. Контактор выбирают по категории AC-3, байпасный допускается по AC-1. Чтобы после короткого замыкания аппарат оставался пригодным к работе (координация типа 2), нужны быстродействующие полупроводниковые предохранители; с автоматом или пускателем получают координацию типа 1. [1]

Подбор в программе производителя

Для сложных случаев производители выпускают программы подбора. В ABB proSoft достаточно ввести напряжение, мощность и тип нагрузки, а в расширенном режиме добавить данные двигателя и механизма и получить ток при пуске, число пусков в час и время разгона. Для пусков длительностью в несколько минут ABB рекомендует именно расчёт. [1, 3]

Чек-лист перед покупкой

• Совпадают ли напряжение сети, ток и мощность двигателя с данными аппарата.

• Определён ли тип пуска: нормальный или тяжёлый.

• Учтены ли число пусков в час, температура и высота установки.

• Нужны ли байпас, плавный останов, защита насоса или интерфейс связи.

• Продуманы ли аппараты защиты, предохранители и контактор.

• Хватит ли двигателю момента при сниженном напряжении.

Последний пункт важен: УПП снижает момент вместе с напряжением. Если механизму нужен большой момент при малом токе или регулировка скорости, сравните УПП с частотным преобразователем в статье «Устройство плавного пуска и частотный преобразователь: отличия и что выбрать».

Типичные ошибки при выборе

• Вентилятор, дробилка или длинный конвейер подобраны строго по мощности, без запаса.

• Не учтены частые пуски.

• Не учтены нагрев в шкафу и высота над уровнем моря.

• Для подключения «внутри треугольника» взят двухфазный аппарат.

• Не проверено, что обмотки двигателя могут работать в треугольнике и выведены шесть проводов.

Материалы по работе, подключению и настройке

О принципе работы и функциях читайте в статье «Устройство плавного пуска (софтстартер): что это, функции и принцип работы». Схемы силовой цепи разобраны в статье «Схема подключения устройства плавного пуска электродвигателя», а параметры и первый запуск в статье «Настройка устройства плавного пуска: параметры и первый запуск».

Источники [1] ABB — Softstarter Handbook 1SFC132060M0201 [2] ABB — PSR, PSE, PST: каталожные данные и выбор по мощности [3] ABB — proSoft: программа подбора устройств плавного пуска [4] Schneider Electric — OHF: перегрев ATS48 и снижение тока FA236555