Плавный пуск двигателя насоса или как решить проблему c высокими пусковыми токами

Высокий пусковой ток – проблема для систем с ограничением по максимальной мощности. Автомат может выбивать, система бесперебойного питания уйти в режим перегрузки. Как быть?

Удачным решением станет использование устройства плавного пуска (УПП). Например, мы имеем однофазный погружной насос мощностью 1кВт, расположенный в скважине на глубине 50 метров. Для старта его двигателя потребуется 4-6-ти кратный пусковой ток, т.е. система должна выдержать кратковременную мощность около 5кВт. Скажем, инвертор, расчитанный на 3кВт просто не сможет осуществить запуск. Момент старта также будет сопровождаться резким повышением давления, который фактически означает гидроудар по системе водопровода.

В линию, питающую насос вставим УПП. Устройство в течение заданного времени (обычно до 20сек.) плавно поднимет напряжение, что позволит насосу с ускорением раскрутить крыльчатку, без рывка. В итоге мы приравняли пусковой ток к номиналу,т.е. он составил величину 1кВт и существенно продлили жизнь погружному насосу (срок службы увеличивается где-то в 2 раза, учитывая стоимость насоса, решение о применении УПП, даже в отсутствии системы резервирования энергии становится очевидным):

Представим схему подключения устройства плавного пуска TELE TSC 2.2, которое может использоваться как с однофазным, так и с трехфазным оборудованием:

Существую ли ограничения для использования устройства плавного пуска? Да, таковые есть и о них следует знать:
1) УПП нельзя использовать с холодильниками. Высокий пусковой ток необходим для срыва в движение клапанов компрессора
2) Аналогично для кондиционеров и прочего оборудования

Если у вас остались вопросы – рад буду ответить в комментариях!

Отопление и ГВС. Устройства плавного пуска

1 января 2005

Мягкие пускатели или софтстартеры предназначены для управления и защиты электроприводов на базе асинхронных электродвигателей, служащих приводом насосных, вентиляционных, компрессорных установок и т.д.

Устройства плавного пуска Emotron

Определяющей функцией мягких пускателей, обозначенной в их названии, является плавный («мягкий») пуск электродвигателей. Он исключает возникновение пиковых бросков тока в электрических сетях и ударных механических нагрузок, сопровождающих обычный, «прямой» пуск.

Пусковой ток асинхронных электродвигателей при прямом включении на номинальное напряжение электросети в 5–7 раз превышает номинальный, что негативно сказывается на режиме работы системы электроснабжения и подключенных к ней потребителей, особенно при мощностях двигателей в десятки и сотни кВт, типичных, например, для сетевых насосов. Возникают провалы напряжения в электросети, сбои в работе коммутационной аппаратуры и цепей управления. Для решения этих проблем система электроснабжения должна проектироваться с большим запасом по нагрузке, что требует дополнительных затрат.

Броски пускового тока создают высокие электродинамические нагрузки в самом электродвигателе, разрушающие его обмотки, вследствие чего реальный срок эксплуатации двигателя уменьшается (он в большей степени зависит от количества прямых пусков, чем от времени наработки). Пусковые ударные механические нагрузки приводят к преждевременному износу и поломкам передаточных механизмов электропривода, разрушению шестерней редукторов, обрыву ременных трансмиссий и т.п. Отрицательно сказываются прямые пуски асинхронных электродвигателей и на работе конечных исполнительных механизмов, качестве выполняемых ими технологических процессов и надежности оборудования.

Прямое включение сетевых насосов вызывает гидравлический удар в трубопроводах систем водоснабжения и канализации. Для предотвращения этого оператор должен перед пуском насоса закрыть входную заслонку, затем плавно открыть ее, а перед остановом насоса – вновь закрыть. При непредвиденном отключении электропитания оператор может просто не успеть среагировать на ситуацию, что, в общем, повышает роль человеческого фактора в возникновении аварийного случая. Аналогичные действия с целью снижения механического износа оборудования требуются от оператора при прямом пуске вентиляторов. Применение мягких пускателей позволяет избежать всех перечисленных недостатков, снизить затраты труда на обслуживание рабочей машины в целом.

Шведская фирма Emotron поставляет на отечественный рынок мягкие пускатели серии MSF для подключения электродвигателей в диапазоне мощностей от 7,5 до 1250 кВт. Представляется целесообразным подробнее остановиться на функциональных возможностях и свойствах этих приборов.

Помимо функций плавного пуска и останова, пускатели MSF оснащены набором функций управления, защиты, измерения, диагностики как для электропривода, так и для приводимого им в движение технологического оборудования. Их применение делает ненужным использование дополнительных устройств контроля и защиты конечных исполнительных механизмов (фрикционные фиксаторы, ограничительные выключатели, фотоэлементы, датчики уровня, давления, потока, вращения, температуры и т. д.). Это позволяет сократить число компонентов системы управления технологическим процессом в целом, снизить затраты на ее монтаж и обслуживание.

Чтобы привести такой прибор в рабочее состояние, достаточно подключить его к электросети и асинхронному электродвигателю, ввести данные двигателя и несколько основных параметров в меню «быстрой установки». Для наиболее полного использования возможностей пускателя в конкретной установке можно оперировать значительно большим числом параметров (до 68 наименований).

В стандартной комплектации пускатели MSF располагают следующими функциями:

• Управление моментом,
• Нарастание напряжения,
• Двойной наклон кривой разгона,
• Ограничение тока,
• Управление насосом,
• Бросок момента,
• Пуск на полное напряжение,
• Торможение постоянным током,
• Шунтирование (байпас),
• Толчковый режим,
• Медленная скорость,
• 4 набора параметров, 3 выходных реле, 2 программируемых,
• Управление коэффициентом мощности.

Первые по списку три функции обеспечивают очень плавное линейное нарастание скорости вращения двигателя, т.е. собственно мягкий пуск. При перебоях в подаче напряжения в питающей электросети пускатель самостоятельно плавно запустит двигатель. Как только возобновится подача напряжения, допустимое количество повторных пусков в час может быть запрограммировано. В случае необходимости, например, при неисправности в силовом блоке мягкого пускателя и нежелательности перерывов в работе технологического оборудования, можно выбрать функцию «Пуск на полное напряжение», подключив двигатель непосредственно к электросети.

Торможение постоянным током плавно снижает скорость вращения двигателя, что важно, например, для быстрого останова высокоинерционных механизмов и снижения вибрации.

Толчковый режим и функция «медленной скорости» дают возможность импульсивного вращения двигателя в прямом и обратном направлениях при управлении от клавиатуры, а также возможность движения с низкой скоростью в обоих направлениях, с внешним управлением или управлением по времени. Это позволяет осуществлять позиционирование приводимых в движение исполнительных механизмов, т. е. устанавливать их в нужном для обслуживающего персонала положении.

Функция шунтирования позволяет в случае технологической необходимости использовать один мягкий пускатель для последовательного плавного пуска электродвигателей нескольких рабочих механизмов, например, нескольких насосов на насосных станциях. После пуска первого насоса пускатель можно зашунтировать, т. е. вывести его из цепи питания запущенного двигателя, включить в цепь питания следующего насоса и т. д. Естественно, все функции управления, защиты и диагностики, обеспечиваемые мягким пускателем, сохраняются только для последнего из включенных двигателей.

Функции защиты, которыми располагает прибор MSF, чутко реагируют на перегрев двигателя и пускателя, сигнал от внешнего температурного датчика, перегрузку механизма, появление дисбаланса фаз, перенапряжение, снижение напряжения, заклинивание ротора, большое количество пусков в час, пропадание фазы на входе и выходе.

В пускателе применена оригинальная цифровая система слежения за нагрузкой приводимого в движение механизма, причем в качестве датчика используется сам электродвигатель. Система постоянно измеряет изменения в нагрузке привода и формирует соответствующие сигналы защиты при перегрузке и недогрузке механизма. Можно установить два уровня отключения оборудования, два предупреждающих сигнала, время задержки срабатывания, комбинируя которые пользователь реализует необходимый вариант защиты в соответствии с требованиями конкретного применения.

Мягкий пускатель располагает широкими возможностями контроля основных параметров системы электропривода, текущие значения которых можно вывести на дисплей. Это ток и напряжение всех трех фаз, мощность двигателя, температурное состояние двигателя, потребленная энергия, коэффициент мощности, общее время работы и т. д.

При аварийном отключении оператор может выяснить причины аварии, посмотреть содержимое памяти прибора. Список событий, хранящихся в памяти, содержит данные о возможных причинах отключения (те же события, что предусмотрены комплексом функций защиты).

В заключение обобщим основные потребительские свойства мягких пускателей MSF на примере нескольких типичных применений.

При работе с насосами мягкий пускатель предотвратит гидравлический удар в системе водопроводов, защитит насос от «сухого» хода, т. е. остановит насос при отсутствии воды в системе, в случае работы на закрытую задвижку решит проблему кавитации и не допустит пониженной нагрузки на двигателе, а также справится с другими неполадками, например, при обрыве муфты, засоренном фильтре, неисправности насоса защитит привод и насос от перегрузки (например, при засорении трубопроводов).

Использование устройств плавного пуска в электроприводе транспортеров позволяет избежать разрушающих ударных механических нагрузок на передаточные механизмы и транспортируемый груз при пуске и останове. При обрыве ленты или цепей, заклинивании, стопорении оборудования пускатель остановит транспортер.

Отсутствие пиковых пусковых токов делает особенно привлекательным использование мягких пускателей при электропитании приводов от автономных генераторов. Мощность последних может быть снижена приблизительно вдвое по сравнению с вариантом прямого подключения двигателя к генератору.

«Умный» циркуляционный насос в системе отопления: особенности и преимущества

Прошедший зимний отопительный период с сильными морозами, внезапными оттепелями и частыми переходами через 0 мог выявить все плюсы и минусы в работе системы отопления загородного дома. В результате, в зависимости от эффективности работы оборудования, домовладельцы или потратили на обогрев коттеджа запланированные средства, либо переплатили и задумались, как уменьшить затраты в следующем отопительном сезоне.

Существует несколько способов модернизировать систему отопления и, тем самым, снизить эксплуатационные расходы в долгосрочном периоде. Один из них — оснастить «инженерку» циркуляционным насосом, гибко подстраивающимся под постоянно меняющиеся условия эксплуатации. Разбираемся в вопросе с помощью инженера компании-производителя циркуляционных насосов.

• В чём заключаются особенности современной системы отопления.
• Для чего нужен циркуляционный насос с интеллектуальной системой управления.
• На чём основан принцип работы циркуляционных насосов с электронной системой регулирования.
• Какая экономическая выгода от использования «умного» циркуляционного насоса.

Особенности современной системы отопления загородного дома

В зависимости от региона, отопительный период в нашей стране в среднем длится 6-7 месяцев. Т.к. цены на энергоносители всё время растут, среди владельцев загородных коттеджей увеличивается интерес к строительству энергоэффективных домов, т.е. зданий, где все энергопотери сведены к минимуму. Практика показывает, что при грамотном подходе к процессу возведения такого дома (основанном на теплотехническом расчёте) средства, потраченные на его строительство, возвращаются в виде снижения затрат на оплату энергоносителей.

Но зачастую при этом из вида упускается один важный момент — возведение энергоэффективного, а значит, экономичного дома, требует решения целого комплекса задач. Помимо утепления, монтажа системы вентиляции с рекуператором, для минимизации расходов нужно повысить эффективность работы системы отопления.

Отопительная «инженерка» загородного коттеджа включает в себя самое разнообразное оборудование. Это — твердотопливные, газовые, электрические или дизельные котлы, система тёплого пола или настенные радиаторы с термостатическими головками и т.д. Поэтому отопительная система загородного дома оснащается циркуляционными насосами.

Зачастую в отопительную систему устанавливают обычные (нерегулируемые) циркуляционные насосы, всё время работающие на постоянной скорости оборотов или имеющие ступенчатую регулировку напора теплоносителя в 2-3 диапазонах.

Такие насосы могут иметь устаревшую конструкцию и неэффективно работающий двигатель. Это приводит к значительному перерасходу денежных средств. Чтобы этого избежать, систему отопления можно модернизировать, установив в неё «умный» циркуляционный насос.

Преимущества циркуляционного насоса с интеллектуальной системой управления

Анастасия Листопад (Инженер по насосному оборудованию компании Wilo):

Нерегулируемые насосы систем отопления потребляют большое количество электроэнергии, т.к. в течение всего отопительного периода они постоянно работают на максимальном режиме. В то время как фактически большую часть времени отопительная система работает в режиме неполной нагрузки.

Например, при внезапном потеплении (это нередко происходит среди зимы) пользователь понижает температуру теплоносителя и его напор, т.к. от отопительных приборов не требуется повышенная теплоотдача. Также от системы отопления не требуется максимальная эффективность работы в начале и в конце отопительного сезона, когда на улице только установилась прохладная погода, а сильные морозы ещё не пришли. При смене дня и ночи, при отъезде из дома на работу днём, когда с помощью термостатических головок, установленных на радиаторах, можно понизить температуру в помещениях и, тем самым, сэкономить средства на отоплении.

Т.е., в течение всего отопительного сезона от циркуляционного насоса требуется максимальная производительность лишь ограниченный период времени. Следовательно, насос должен гибко подстраиваться под постоянно меняющиеся условия эксплуатации и личные предпочтения людей, проживающих в доме.

Насосы старого поколения позволяют вручную выбирать одну из нескольких постоянных частот вращения (обычно двух или трех). Зачастую такие насосы могут работать на максимальной скорости, даже если все радиаторы перекрыты. Это приводит к неоправданно высокому энергопотреблению.

Современные «умные» циркуляционные насосы оборудованы высокоэффективными моторами с автоматическим регулированием мощности. Это оптимизирует гидравлические параметры насоса при всех режимах работы системы отопления и, особенно, в режимах неполной нагрузки, что позволяет ощутимо снизить расходы на электроэнергию.

Дополнительная экономия электроэнергии обеспечивается путем активации автоматического режима снижения частоты вращения и функции Dynamic adapt. Это функция непрерывной динамической подстройки рабочей точки в зоне частичной загрузки насоса.

За счет постоянной адаптации рабочей точки насоса, а также функции автоматического удаления воздуха, использование электронных насосов позволяет избежать возникновения шумов в системе, что особенно важно для жилых помещений

Принцип работы циркуляционных насосов с электронной системой регулирования

Как уже говорилось выше, в нашем климатическом поясе наблюдаются значительные колебания температуры окружающей среды. Независимо от погодных условий, пользователю требуется обеспечить постоянную комфортную температуру воздуха в жилых помещениях.

При низких температурах, как правило, все радиаторы открыты, требуется максимальная подача теплоносителя. При росте температуры на улице часть радиаторов прикрывается – через систему проходит меньшее количество теплоносителя.

Современные «умные» циркуляционные насосы способны подстраиваться под меняющуюся нагрузку системы. Электронная система управления насоса позволяет автоматически изменять частоту вращения мотора, в зависимости от состояния системы (количества открытых радиаторов). В отличие от стандартных насосов, с возможностью ручного выбора одной из двух-трех скоростей вращения, встроенный частотный преобразователь «умных» насосов с высокой точностью автоматически меняет скорость вращения мотора, что позволяет моментально реагировать на изменения условий в системе отопления. Таким образом, применение циркуляционных насосов с интеллектуальной системой управления существенно снижает потребление электроэнергии.

Также у таких насосов есть возможность выбора одного из нескольких режимов регулирования, что позволяет обеспечить оптимальную работу насоса в конкретной системе.

В зависимости от установленного способа регулирования, электроника насоса поддерживает или линейно изменяет заданное значение перепада давления, в соответствии с текущим состоянием системы (например, количеством открытых радиаторов), вместе с тем изменяется подача насоса. Частота вращения мотора постоянно изменяется, а значит, автоматически, без участия пользователя, насос подстраивается под изменившиеся условия эксплуатации.

Экономическая выгода от использования в системе отопления «умного» циркуляционного насоса

В чём заключается экономия при установке в систему отопления «умного» энергосберегающего насоса? Это ключевой вопрос, который интересует любого застройщика, задумавшего купить циркуляционный насос с электронной системой регулирования.

Преимущества следует рассматривать в комплексе и, что самое главное, в долгосрочной перспективе. Например, обычный нерегулируемый циркуляционный насос для системы отопления в среднем потребляет 500-800 кВт·ч в год. Для сравнения: телевизор – до 200 кВт•ч в год, стиральная машина – около 200 кВт·ч в год, электрическая плита – 450 кВт·ч в год, т.к. обычный циркуляционный насос работает постоянно и на максимальном режиме. Но вышеперечисленное бытовое оборудования включается лишь периодически.

Минимальная потребляемая мощность современного энергоэффективного циркуляционного насоса составляет 3 Вт, а среднегодовое потребление не превысит 50 кВт·ч.

Поэтому «умные» насосы позволяют экономить до 90% электроэнергии по сравнению со стандартными насосами, так как они автоматически подстраиваются под меняющиеся параметры системы и оснащены высокоэффективными, экономичными электрическими двигателями.

Также помним о таком немаловажном факторе, как автономия дома. Загородные жители хорошо знают, что иногда случаются перебои в электроснабжении, аварии подстанций и обрывы линий электропередач. Чтобы система отопления продолжала работать, её оборудуют источником бесперебойного питания. ИБП, питая циркуляционные насосы и котел, позволит функционировать системе отопления до момента восстановления централизованного электроснабжения.

Поставив энергоэффективный циркуляционный насос с малым потреблением электроэнергии, пользователь существенно увеличивает время работы системы отопления от ИБП. Либо может сократить затраты на её монтаж, т.к. потребуется инвертор и блок аккумуляторов меньшей мощности.

А в нашем видеосюжете показываются нюансы монтажа комбинированной системы отопления в деревянном доме.

Обсудить статью и прочитать другие материалы посвященные загородной жизни вы можете на портале FORUMHOUSE.

Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить следующую публикацию!