Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2018/11/sofstarty.jpg

Softstart – budowa, zasada działania, schemat oraz dobór do silnika

autor: Paweł.

Powszechnym zadaniem w naszej pracy jest rozruch układów elektrycznych. Istnieje wiele możliwych metod rozruchu, ten artykuł dotyczyć będzie układów softstartów. Przedstawione zostaną podstawowe informacje dotyczące działania, doboru i zastosowania tych układów.

Softstart – podstawowe informacje

Przy bezpośrednim rozruchu układów elektrycznych dużej mocy (głównie silników, ale także obwodów oświetleniowych) dochodzi do powstania niekorzystnych zjawisk udaru prądowego i udaru momentu. Udar prądowy charakteryzuje się nagłym wzrostem prądu (przy jednoczesnym spadku napięcia), który może doprowadzić do uszkodzenia instalacji i urządzeń elektrycznej zasilanych z tego obwodu. Udar mechaniczny dotyczy układów napędowych, gdzie dynamiczne szarpnięcie elementów ruchomych może spowodować ich uszkodzenie (np: zerwanie pasów transportowych). Urządzenia softstartu zapewniają łagodny rozruch i zatrzymanie tych układów z wyeliminowaniem występowania niekorzystnych zjawisk.

Rys. 1. Uszkodzone uzwojenie silnika jakie może spowodować udar prądowy.

Zasada działania

Miękki start odbywa się przez stopniowe zwiększanie napięcia zasilania. Pełne napięcie zasilania uzyskujemy po pewnym czasie, unikając skoku prądu i gwałtownego szarpnięcia układu mechanicznego. Analogicznie następuje łagodne zatrzymanie – zmniejszając stopniowo napięcie. Softstart zbudowany jest z dwóch połączonych przeciwsobnie tyrystorów na każdej fazie. Układ tyrystorowy sterowany jest przez mikroprocesor. Podczas rozruchu tyrystory są wysterowane tak, że przepuszczany jest ostatni fragment każdego półokresu napięcia zasilającego – kąt wysterowania. Następnie kąt wysterowania jest zmniejszany w każdym półokresie, przez wcześniejsze załączanie sygnału startowego tyrystorów, aż do momentu uzyskania pełnego napięcia zasilania. Analogicznie następuje proces softstopu. Napięcie zasilania jest zmniejszane o kąt wysterowania od 100% do zera.

Softstart schemat

Rys. 2a. Sposób połączenia softstartu w układzie.

Rys. 2b. Przebieg napięcia zasilania układu podczas rozruchu.

Kiedy stosować softstart

Metod rozruchu istnieje kilka, jak więc dobrać optymalne rozwiązanie do danego układu? W zastosowaniach przemysłowych najczęściej zależy nam na najbardziej niezawodnym, bezpiecznym, a jednocześnie tanim rozwiązaniu. Rozróżniamy kilka metod rozruchu:

  • Rozruch bezpośredni – załączenie napięcia zasilania odbywa się tu natychmiast, czego powodem jest bardzo duży prąd rozruchowy i udar mechaniczny. Jest to zdecydowanie najtańszy sposób, jednak nie jest on bezpieczny i niezawodny (zabezpieczony tylko wyłącznikiem silnikowym, generuje uszkodzenia mechaniczne układu, uszkodzenia sieci i innych urządzeń). Taki rodzaj rozruchu powinien być stosowany tylko w przypadku silników małej mocy np.: wentylatory.

Rys. 3. Charakterystyka prądu rozruchowego – rozruch bezpośredni.

  • Rozruch gwiazda-trójkąt – układ zapewniający ograniczenie prądu rozruchowego. Wadą takiego rozwiązania jest jednak mniejszy moment obrotowy, przez co takie rozwiązanie może zostać zastosowane tylko w układach bez dużych obciążeń np.: układy transportowe.
  • Softstart – układ prosty w montażu i konfiguracji z możliwością sterowania parametrami rozruchu jak np.: czas rozruchu i stromości narastania prądu. Daje możliwość bezpiecznego startu bez zjawiska udaru prądowego i mechanicznego. Stosunkowo niskie koszty zakupu urządzenia. Ograniczona jest jednak ilość rozruchów w krótkich odstępach czasu.

Rys. 4. Charakterystyka prądu rozruchowego Softstart.

  • Falowniki – to najbardziej zaawansowane urządzenia, umożliwiające płynną regulację prędkości obrotowej, a także wielokrotne rozruchy (nawet w krótkich odstępach czasu). Są jednak drogie i zajmują dużo miejsca, przez co stosowanie we wszystkich aplikacjach nie jest opłacalne.

Rys. 5. Charakterystyka prądu rozruchowego falownik.

Kiedy stosować softstart? W sytuacji gdy mamy do czynienia z rzadkimi rozruchami układów dużej mocy z możliwymi obciążeniami przy starcie. Przykładowe zastosowania softstartów to: kruszarki, mieszalniki, transportery, pompy odśrodkowe, schody ruchome.


Dobór softstartu

Dobranie odpowiedniego softstartu wymaga dokładnej znajomości układu w którym ma on pracować. Poniżej zostaną przedstawione parametry, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze softstartu do zastosowania w układach napędowych.

  • Prąd znamionowy – wartość prądu znamionowego softstartu musi być równa lub większa prądowi lub sumie prądów znamionowych silników które będzie on uruchamiał.
  • Zakres mocy znamionowej – przy doborze tego parametru należy zwrócić uwagę na rodzaj układu w którym softstarter ma być użyty. W układach, gdzie dokonujemy rozruchu silników nieobciążonych możemy zastosować softstart z mocą znamionową dopasowaną do mocy znamionowej silnika. W zastosowaniach, gdzie moc rozruchowa jest duża, wybieramy softstarty o większej mocy znamionowej niż moc napędów.
  • Napięcie sterowania softstartu i jego rodzaj.
  • Czas rozruchu.
  • Moment rozruchowy – określa z jaką mocą będą startować napędy przy starcie.
  • Maksymalne napięcie pracy – zazwyczaj jest ono na poziomie 600V.
  • Przeciążalność – parametr ten powinien odpowiadać przeciążalności silnika.
  • Ilość obrotów na minutę.
  • Ilość rozruchów w ciągu godziny.
  • Dodatkowe wyposażenie – dziś coraz częściej softstarty wyposażane są w dodatkowe funkcje ułatwiające montaż i diagnostykę np.: wyświetlacze, kontrolki, ograniczniki prądu, obecność bypassa.
  • Temperatura otoczenia – określa dopuszczalny zakres pracy softstartów.
  • Producent – to istotna kwestia przy wyborze softstartu. Kupując od znanych producentów mamy pewność, że kupujemy sprawdzone układy. Możemy również liczyć na wsparcie techniczne oraz pomoc przy doborze tych układów.

Rys. 6. Przykładowy softstarter firmy Siemens seria SIRIUS 3RA6.

Aplikacja do wyboru softstartu SiemensSTS – Simulation Tool for Soft Starters

Wybór i parametryzacja odpowiedniego softstartu jest łatwiejszy, gdy mamy możliwość skorzystania z specjalnych aplikacji. Jedną z lepszych aplikacji do tego celu jest Siemens STS – Simulation Tool for Soft Starters. Jest to narzędzie ułatwiające dobór odpowiedniego softstartu na podstawie danych układu w którym będzie on pracował. Podając parametry silnika i układu, a także ilość przewidywanych rozruchów uzyskamy dobrany softstarter wraz z nastawami odpowiadającymi naszemu zastosowaniu. Dodatkowo przedstawione zostaną wykresy obrazujące rozruch na tak dobranym softstarcie.

Rys. 7. Przykładowe okno programu SiemensSTS.

Podsumowanie

Softstarty to idealne układy w zastosowaniach niewymagających regulacji prędkości oraz częstego załączania. Zapewniają bezpieczną i ekonomiczną pracę układu oraz trwałość instalacji elektrycznej oraz układu mechanicznego. To także dobre rozwiązanie, jeśli jesteśmy ograniczeni miejscem w szafie elektrycznej. Mnogość różnego rodzaju układów softstartów i ich funkcji, a także niska cena za te układy (często zakup softstartu jest bardziej opłacalny niż zakup styczników do układu gwiazda-trójkąt) jest dużo tańszym rozwiązaniem od falowników.

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka w edycji Listopad 2018 
Nagrodę Przetwornik pomiarowy JUMPFLEX® (857-415) 4..20mA na 0-10V dostarcza firma WAGOWięcej o konkursie: https://iautomatyka.pl/konkurs-iautomatyka/

 



Utworzono: / Kategoria: ,

Reklama



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • Inteligentny chwytak równoległy SCHUNK EGI z certyfikowanym interfejsem PROFINET-IRT został zaprojektowany z myślą o rozmaitych wymagających zastosowaniach z zakresu przenoszenia w branży elektronicznej, farmaceutycznej i laboratoryjnej. Te...
  •   Sterowniki FX5U zapewniają rodzinie FX wyższą wydajność oraz dodają nowe cechy, które wyznaczają standardy w klasie kompaktowych sterowników PLC. Pozwala to użytkownikom na tworzenie bardziej złożonych i zaawansowanych systemów automatyki...
  • Obsługa za pomocą urządzeń mobilnych zapewnia wygodę i ciągłość pracy Operatorzy maszyn mogą teraz płynnie przełączać kontrolę nad maszyną między głównym interfejsem HMI a urządzeniami mobilnymi. Nowa funkcja systemu mapp View firmy B&R...
  • ROUTER VPN EWON COSY 131 Zapewnia sprawny i prosty w obsłudze zdalny dostęp do dowolnego urządzenia Kompatybilność z najważniejszymi markami i protokołami sterowników PLC (m.in. Siemens, Allen-bradley, Omron…) Szybie zarządzenie roote...
  • Szybki i bezpieczny dostęp do maszyn i fabryk Usługa u-link gwarantuje szybki i bezpieczny dostęp do maszyn i fabryk, co ułatwia zdalne utrzymanie ruchu, jednocześnie pozwalając na wydajne zarządzanie zakładami produkcyjnymi i stacjami klie...
  • 1,200 PLN
    Szkolenie jest wprowadzeniem do systemu sterowania PSS4000 i środowiska programowania PAS4000. W jego trakcie omówiona zostanie zarówno struktura sprzętowa, jak i programowanie, a także diagnostyka kompletnego systemu sterowania. Poruszane ...
    Czas trwania: 8h
    Link: Terminy