Подключение асинхронных двигателей через УПП и ПЧ (сравнение, обзор)

Для того, чтобы запустить асинхронный электродвигатель, нужно подать на него напряжение нужного значения и частоты. В простейшем случае, это делается про помощи контактора. Этот способ имеет право на жизнь, и применяется в более чем 50 % случаев на практике. При правильном выборе защиты двигателя и величины контактора, если позволяет технологический процесс, контакторы прекрасно справляются.

Однако, всё чаще и чаще в промышленном оборудовании применяют электронные устройства – преобразователи частоты (ПЧ) и устройства плавного пуска (УПП). Это происходит даже там, где до этого вполне успешно применяли контакторы.

Рассмотрим в статье преимущества и недостатки использования ПЧ и УПП по сравнению с контакторами. Сравним эти три устройства по некоторым параметрам при одной мощности. Предполагаем, что контактор входит в состав схемы, содержащей кнопки управления и необходимые устройства электромагнитной и тепловой защиты.

Доступность

Под этим понятием понимаем ту простоту, с которой можно приобрести и установить устройство пуска двигателя.

Контактор. Его можно купить в любом электромагазине за небольшие деньги и установить за несколько минут. Обвязка, необходимая для правильной работы контактора и двигателя (кнопки управления, защитные устройства), также стоит небольших денег.

УПП. Стоит ощутимо больше контактора. Купить можно только под заказ либо в крупных городах. Как вариант – заказать через интернет, и ожидать несколько дней.

ПЧ. По стоимости – не намного больше УПП. Ассортимент шире, чем у УПП, многие модели взаимозаменяемы. Из минимального набора обвязки – только защитный автомат на входе.

Установка и настройка

Контактор. С его установкой справится человек, даже отдаленно знающий электротехнику. Цена ошибки невелика – либо ничего не включится, либо сработает защита. Под настройкой можно понимать лишь установку оптимального тока теплового реле и/или автомата защиты двигателя.

УПП. Для его подключения нужно изучить инструкцию. Возможно, для управляющих цепей будет нужен отдельный источник питания. Для некоторых моделей нужно будет подключить внешний контактор байпаса и устройство защиты двигателя.

Для преобразователя частоты настройка – пожалуй, самый трудоемкий процесс. Без знаний и изучения инструкции здесь не обойтись. В зависимости от квалификации специалиста и требований к работе привода на настройку может понадобиться от получаса до нескольких часов.

Перегрузочная способность

При включении двигателя через контактор происходит кратковременный скачок тока, который называют пусковым. В первую очередь от пускового тока, а также от дуги при размыкании происходит подгорание контактов. В свою очередь, подгоревшие контакты увеличивают переходное сопротивление, и ресурс контактора постепенно расходуется. Контактор, как и радиолампа, не сильно критичен в кратковременным перегрузкам. Однако, они сокращают срок его службы.

В устройстве плавного пуска главная его особенность как раз и заключается в понижении пускового тока. Именно это его выгодно отличает от контактора. Однако, при превышении номинального тока могут возникнуть неисправности, связанные с перегрузкой полупроводниковых силовых элементов. Поэтому строго необходимо устанавливать все рекомендуемые производителем дополнительные защиты, а внутреннюю защиту устанавливать на оптимальную уставку.

Также как и в УПП, в преобразователе частоты можно выставить длительное время разгона, сведя пусковые токи к минимуму. Однако, следует обратить пристальное внимание на защиты от перегрузки, которые реализованы в ПЧ. Ведь, как правило, кроме автоматического выключателя на питающем силовом входе, никаких внешних защит в ПЧ не предусматривается. В случае перегрузки по току или моменту, либо короткого замыкания электродвигатель должен быть остановлен и обесточен, а на дисплее ПЧ будет высвечена соответствующая ошибка.

Разгон / Торможение

В контакторе о разгоне и торможении говорить не приходится – только применение схемы «звезда-треугольник» и остановка двигателя на свободном выбеге. Впрочем, есть схемы торможения, например при помощи подачи постоянного напряжения на обмотки двигателя (торможение постоянным током), но они в современном оборудовании почти не применяются.

Все современные УПП имеют возможность разгона и торможения. Разгон происходит за счет изменения фазы открывания силовых тиристоров. А торможение в основном реализуется на двух принципах – либо на торможении постоянным током, либо на отпирании тиристоров с обратном порядке (включение в обратную сторону). Однако, торможение для УПП – тяжелый режим, ведь тормозного резистора обычно не предусматривается, и возможен значительный нагрев корпуса УПП.

В преобразователях частоты этими режимами можно управлять, как необходимо. Вплоть до ступенчатого включения скорости. Разгон ограничен только перегрузочной способностью ПЧ, а торможение – мощностью тормозного резистора.

Диагностика и индикация

Диагностика в контакторе может быть реализована только за счет введения дополнительной индикации – включения/выключения и срабатывания мотор-автомата или теплового реле. Но всё это – отдельные устройства, поэтому можно сказать, что в контакторе обычно никакой диагностики и индикации не предусматривается.

В УПП наличие индикации зависит от конкретной модели. В дешевых устройствах могут быть только индикаторы работы и ошибки. В устройствах подороже, содержащих ЖК дисплей – полная информация от текущих параметрах и возможных причинах аварий.

Во всех современных ПЧ имеется дисплей, на котором выводится вся необходимая информация. Поэтому в этом смысле ПЧ обходит своих собратьев по запуску двигателей. Правде, в дешевых моделях информация бывает закодирована, и для её понимания приходится обращаться к инструкции.

Срок службы

Сколько прослужит любое устройство запуска двигателя – зависит. Прежде всего, от количества этих пусков. А также – от условий работы (влажность, температура, запыленность).

В контакторе есть такой параметр – количество переключений, который напрямую зависит от тока нагрузки. Чем больше ток, тем меньшее количество пусков может быть до поломки. А поломка может быть не только электрической (подгорание контактов или обрыв катушки), но и механической (заклинивание подвижной части).

В УПП со встроенным контактором могут быть аналогичные проблемы, и они могут влиять на продолжительность работы. Так же, как и тепловой режим вследствие плохого отвода тепла или частого пуска/останова.

В преобразователях частоты при их правильной настройке, условиях работы и отводе тепла время службы ограничено лишь качеством электронных компонентов. Ведь движущихся частей в них нет, за исключением слаботочных реле. Наиболее часто приходится менять в ПЧ конденсаторы звена постоянного тока и силовые элементы.

Заключение

.

В современном промышленном оборудовании, где критерий цены электрических компонентов частот стоит на последнем месте, для запуска асинхронных двигателей выбирают либо контакторы (ввиду простоты схемы и обслуживания), либо преобразователи частоты (из-за огромного разнообразия функций). Устройства плавного пуска применяют сравнительно редко, поскольку при небольшом отличии в цене они обладают гораздо меньшим набором функций, чем преобразователи частоты.