Wiele napędów z indukcyjnymi silnikami klatkowymi wciąż jest opartych na klasycznych rozwiązaniach, takich jak załączenie na napięcie znamionowe, na napięcie obniżone czy na niesymetryczny układ napięć. Często z powodów ekonomicznych zachodzi konieczność skorzystania z tańszych i prostszych rozwiązań. W takiej sytuacji można zastąpić półprzewodnikowe urządzenia rozruchowe (softstarty, itp.) metodami sterowania opartych na przekaźnikach elektromagnetycznych.
Przyłączenie do sieci nieruchomego silnika klatkowego powoduje pojawienie się problemu dużego prądu płynącego w jego uzwojeniach. Uderzenie prądowe przy bezpośrednim podłączeniu silnika do sieci jest od 5 do 8 razy przewyższa wartości prądu znamionowego. Taki prąd nie powoduje uszkodzeń silnika, lecz przyczynia się do powstawania znacznych spadków napięć na linii zasilającej, większych start mocy silnika oraz przyrostów temperatury uzwojeń przy rozruchu. W związku z tym stosuje się klasyczne metody "załączania na napięcie obniżone". Polegają one na zmniejszeniu napięcia podawanego na zaciski silnika w momencie rozruchu, co powoduje zmniejszenie prądu rozruchowego oraz momentu obrotowego. Wpływa to ujemnie na właściwości mechaniczne silnika, ponieważ znacznie obniża moment naciągowy. Należy więc dążyć do tego, aby moment obrotowy osiągnął wartość większą niż moment obciążenia. Jedną z metod "załączania na napięcie obniżone" jest przełączenie gwiazda-trójkąt. Należy pamiętać, że przełączenie gwiazda-trójkąt można stosować wyłącznie w przypadku silników niskiego napięcia, których uzwojenia stojana są przy napięciu znamionowym połączone w trójkąt, tak aby napięcie międzyprzewodowe było równe fazowemu napięciu znamionowemu silnika. W początkowej fazie rozruchu uzwojenia fazowe łączy się w gwiazdę. To powoduje, że prąd pobierany z sieci oraz moment obrotowy są ponad trzykrotnie mniejsze niż w przypadku załączenia silnika do sieci przy połączeniu uzwojeń w trójkąt. Bardzo ważny jest czas rozruchu, ponieważ zastosowanie przełączenia gwiazda-trójkąt należy wykonać w chwili gdy silnik przy połączeniu w gwiazdę osiągnie prędkość obrotową bliską prędkości znamionowej - punkt "b" na Rys.1. Jeżeli przełączenie nastąpi wcześniej to może pojawić się niekorzystne uderzenie prądu - punkt "a" na Rys.1. Bardzo często stosuje się ręczne przełączniki gwiazda-trójkąt mające za zadanie odpowiednie przełączenie uzwojeń silnika. O czasie przełączenia decyduje najczęściej operator maszyny, w której mamy do czynienia z tego typu rozruchem, a to powoduje pojawianie się niepożądanych niedokładności zwłok przy przełączaniu. Jednak w wielu aplikacjach napędowych wykorzystuje się automatyczne przełączenie uzwojeń silnika za pomocą styczników sterowanych czasowym układem przekaźnikowym. W tym przypadku znakomite zastosowanie znajduje prosty jednofunkcyjny przekaźnik czasowy T-R4 firmy RELPOL.
Rys. 1. Przebieg prądu rozruchowego przy rozruch gwiazda-trójkąt.
Jak widać na poniższym rysunku, bezpośrednią realizację przełączenia gwiazda-trójkąt wykonują styczniki: S1 (odpowiedzialny za załączenie silnika do sieci), S2 (odpowiedzialny za połączenie uzwojeń w gwiazdę) oraz S3 (odpowiedzialny za połączenie uzwojeń w trójkąt).
Rys. 2. Schemat układu rozruchowego gwiazda-trójkąt.
W układzie sterującym stycznikami można wykorzystać dwa przekaźniki czasowe T-R4. Pierwszy może realizować pracy silnika z uzwojeniami połączonymi w gwiazdę. Opóźnienie to może wahać się do kilku do kilkunastu sekund w zależności od mocy silnika oraz momentu obciążenia. Drugi przekaźnik T-R4 odpowiadałby za przerwę pomiędzy przełączeniem uzwojeń z gwiazdy na trójkąt. W zależności od rodzaju napędu, w którym ma być zastosowany rozruch gwiazda-trójkąt należy wziąć pod uwagę pewną niewielką zwłokę pomiędzy przełączeniami przekaźników S2 i S3 (50-100ms). Ma to na celu wyeliminowanie stanów nieustalonych takich jak łuk elektryczny.
Rys.3. Przebieg czasowy rozruchu gwiazda-trójkąt.
Przekaźniki T-R4 produkowane są w czterech wykonaniach: T-R4-E - realizowanie opóźnionego zadziałania; T-R4-Wu - realizowanie odmierzania nastawionego czasu zadziałania; T-R4-Bi - praca cykliczna rozpoczynająca się od zadziałania; T-R4-Bp - praca cykliczna rozpoczynająca się od przerwy. Typem odpowiednim do zastosowania przy rozruchu gwiazda-trójkąt jest wykonanie z opóźnionym zadziałaniem lub odmierzaniem czasu zadziałania.
Rys. 4. Przykładowy sposób połączenia dwóch przekaźników T-R4 do wysterowania styczników rozruchowych.
Przekaźnik czasowy T-R4 jest wykonywany z czterema zestykami przełącznymi, ponieważ w obwodzie wykonawczym znajduje się znany i doceniany na rynku pod względem jakości przekaźnik R4 będący w ofercie firmy RELPOL. Jest on odpowiednio sterowany czasowym modułem elektronicznym, którego zadaniem jest realizacja funkcji czasowych. Szeroki zakres doboru nastawy czasu załączeń, oraz dokładność elektronicznego modułu czasowego pozwala dostosować układ rozruchowy do różnego rodzaju napędów. Liczba zestyków przekaźnika T-R4 umożliwia wysterowanie styczników rozruchu dla maksymalnie trzech napędów startujących jednocześnie o podobnych charakterystykach rozruchowych (układ pomp, sprężarek itp.). Pozwala to na znaczne zredukowanie kosztów układu rozruchowego, w przypadku kiedy mamy do czynienia z większą liczbą napędów załączanych jednocześnie.
Rys.5. Jednofunkcyjny przekaźnik czasowy T-R4 firmy RELPOL z gniazdem GZM4.
Przekaźnik czasowy T-R4 znajduje bardzo szerokie zastosowanie w klasycznych systemach sterujących układy napędowe, w których niezbędne jest połączenie wysokiej jakości i dokładności z korzyściami ekonomicznymi. Należy pamiętać, że przedstawiona realizacja rozruchu gwiazda-trójkąt z wykorzystaniem przekaźników T-R4 nie jest jedynym przykładem zastosowania T-R4 w prostych systemach sterowania silnikami elektrycznymi.
Rys. 6. Układ rozruchowy gwiazda-trójkąt firmy RELPOL.
Firma RELPOL, oprócz składowych elementów układu rozruchowego gwiazda-trójkąt takich jak przekaźniki czasowe, styczniki, posiada w swojej ofercie gotowe rozwiązanie rozruchu gwiazda-trójkąt. Są to moduły składające się z trzech styczników, jednego przekaźnika termicznego i jednego przekaźnika czasowego. Mają one możliwość sterowanie silnikami trójfazowymi 16A-690A i mocach 7,5 kW-375 kW AC3 przy napięciu 400V.
Relpol S.A.
Więcej o firmie i jej produktach:
http://www.automatykaonline.pl/wk/descfirm.php?idf=455
Od 2004-11-18 00:00:00 artykuł został przeczytany 9084 razy.
|