Є безліч причин для включення побутових насосів через пристрій плавного пуску. Зазвичай погружний або поверхневий насос підключають через електромеханічне або електронне реле, блок автоматики або магнітний пускач. У всіх перерахованих випадках мережева напруга подається на насос шляхом замикання контактів, тобто через пряме підключення. Це означає, що на обмотки статора електродвигуна ми подаємо повну мережеву напругу, а ротор в цей час ще не обертається. Це призводить до появи миттєвого потужного обертального моменту на роторі електродвигуна насоса. Така схема підключення характеризується наступними явищами при запуску насоса: скачки струму через статор (відповідно, і через дроти, що підводять), так як ротор короткозамкнутий. У спрощеному розумінні ми маємо коротке замикання на вторинній обмотці трансформатора. З нашого досвіду, в залежності від насоса, виробника і навантаження на валу, імпульсний пусковий струм може перевищувати робочий струм від 4 до 8, а на окремих екземплярах і до 12 разів. Різка поява крутного моменту на валу. Це негативно впливає на пускову і робочу обмотки статора, підшипники, керамічні та гумові ущільнювачі, істотно збільшуючи їх знос і зменшуючи ресурс служби. Поява різкого крутного моменту на валу приводить до різкого повороту корпусу свердловинного насоса щодо трубопровідної системи. Ми неодноразово бували свідками того, як з-за цього свердловинний насос від'єднується від трубопроводів і падав в свердловину. У разі насосної станції на базі поверхневого насоса, встановленого на платформу гідроакумулятора, це призводить до розбовтування кріпильних гайок і руйнування зварних точок і швів гідроакумулятора. Також при прямому включенні насоса скорочується термін служби водопровідної і запірної арматури, особливо в місцях їх з'єднання. Прийнято вважати, що гідроакумулятор прибирає гідроудари в системі водопостачання. Це дійсно так, але гідроудари зникають в трубопроводах тільки починаючи від місця підключення гідроакумулятора. У проміжку між насосом і гідроакумулятором при прямому підключенні насоса гідроудар залишається. У підсумку на проміжку від насоса до гідроакумулятора ми маємо всі наслідки гідроудару на всі частини насоса і на трубопровідну систему. У системах фільтрації води гідроудари, що виникають при прямому підключенні насоса, значно скорочують термін служби фільтруючих елементів. Якщо локальна електромережу слабка, то про запуск насоса потужністю понад 1 кВт при прямому підключенні дізнаються і Ваші сусіди по різкого спаду напруги в мережі в момент включення насоса. Якщо локальна мережа ВКРАЙ СЛАБКА, і Ваш сусід теж отримує задоволення від життя, підключивши до мережі всі доступні електричні прилади, то свердловинний насос, занурений на велику глибину, може і не запуститися. Такий стрибок напруги може вивести з ладу електронні прилади, підключені до мережі. Відомі випадки, коли при запуску насоса виходив з ладу напханий електронікою дорогий холодильник. Чим частіше включається насос, тим менше його ресурс служби. Часті запуски через пряме підключення призводять до виходу з ладу пластмасових муфт свердловинних насосів, що з'єднують електродвигун з насосною частиною. Ми з Вами пройшлися по проблемам, які виникають під час запуску насоса без пристрою плавного пуску (УПП). Необхідно відзначити, що і при виключенні насоса без УПП з прямою схемою подключеніяесть негативні моменти: При виключенні насоса також відбувається гідроудар в системі, але тепер вже через різке зниження крутного моменту на валу насоса, що рівносильно створенню миттєвого розрядження. Різке зниження крутного моменту на валу насоса також призводить до повороту корпусу насоса, але в протилежну сторону. Згадаймо про трубопроводах і різьбових з'єднаннях насоса. У звичайних побутових насосах електродвигуни є асинхронними і мають явно виражений індуктивний характер. Якщо ми різко перериваємо подачу струму через індуктивне навантаження, то відбувається різкий стрибок напруги на цьому навантаженні через безперервності струму. Так, ми розмикаємо контакт, і все висока напруга має залишитися на стороні насоса. Але при будь-якому механічному розмиканні контакту присутня так званий «брязкіт контактів», і імпульси високої напруги потрапляють в мережу, а значить потрапляють і в прилади, підключені в цей час до мережі. Таким чином, при прямому підключенні насоса відбувається підвищений знос механічних і електричних частин насоса (як при запуску, так і при відключенні). Також страждають прилади, включену в цю ж мережу, і зменшується ресурс роботи систем фільтрації та водопровідної арматури.
Принцип роботи пристрою плавного пуску електродвигуна
У випадках прямого пуску електродвигуна відбувається різке падіння напруги в електромережі, зростання пускових струмів на статорних обмотках до критичних значень (в 5-8 разів вище номіналу) і суттєве збільшення, практично миттєво, крутного моменту. І в залежності від функціональності пристрою плавного пуску воно управляє цими параметрами. У момент розгону електродвигуна софтстартер піднімає напругу живлення до початкового (на 40-60% менше номінального), потім поступово збільшує його до номіналу двигуна. З ростом напруги знижується пусковий струм і швидкість його наростання, як наслідок, збільшується час пуску електродвигуна. Для обмеження напруги застосовуються силові ключі - тиристори. Після того, як напруга на двигуні досягає номінального значення, пристрій плавного пуску виводиться з ланцюга за допомогою байпасного контактора (шунтування). Через УПП перестає проходити струм, і пристрій перестає грітися. Деякі пристрої плавного пуску мають вбудоване шунтування. Це дозволяє зменшити габарити і масу софтстартера, оскільки відпадає необхідність у великому радіаторі для охолодження самого пристрою. При гальмуванні двигуна, пристрій плавного пуску подає постійний струм на обмотки статора. Ця функція необхідна при управлінні електроприводом з активним навантаженням (підйомники, ліфти, похилі конвеєри). Плавне регулювання вхідного напруги і пускового (крутного) моменту електродвигуна дозволяє знизити пускову навантаження на привід, зменшити знос його механічних частин, забезпечити захист обладнання від перевантажень і перегріву, таким чином збільшуючи в 1,5-2 рази термін служби електродвигуна.
Класифікація пристроїв плавного пуску
Пристрої плавного пуску можуть бути двохфазними або трифазними, тобто управління двигуном здійснюється за двома або за всіма трьома фазами. Двохфазні пристрої плавного пуску (софтстартери) істотно менші за розміром і набагато (в 2-3рази) дешевші. Подібні ППП рекомендується використовувати тільки при невисокій частоті пусків.
За способом управління софтстартери поділяються на цифрові і аналогові. Цифрові пристрої управляються мікропроцесором і мають розширену функціональність та гнучкість щодо управління електродвигуном, зручні в налаштуванні і роботі. Аналоговий же плавний пуск має більш обмежені можливості і порівняно невисоку точність обробки сигналів та регулювання параметрів, при цьому залишається надійним приладом, і в багатьох випадках, його більш ніж достатньо.
Параметри для вибору пристрою плавного пуску (софтстартера)
З самого початку при виборі пристрою плавного пуску необхідно орієнтуватися, перш за все, на характер навантаження. Існує 3 типи або класи навантаження: нормальний (клас 10), важкий (клас 20) і дуже важкий (клас 30). Як правило в інструкції до ППП розписано на які класи навантаження він призначений.
При нормальному режимі роботи (клас 10) величина пускового струму може бути до 3 разів вище номіналу. Як правило це: відцентрові насоси, відцентрові компресори і вентилятори, елеватори, преси, ескалатори, пилорами і циркулярні пилки. При використанні ППП в цих випадках можна брати той же номінал що і електродвигун.
При важкому навантаженні (клас 20), пусковий струм може перевищувати номінал до 4-5 разів, при дуже важкому - більше ніж в 6 разів. Приклади важкого і дуже важкого пуску: поршневі компресори, лебідки, млинові дробарки, вертикальні конвеєри, центрифуги, стрічкові пилки. Подібне обладнання вимагає установки софтстартери на один номінал більше номіналу електродвигуна (тобто з запасом потужності).
Також при виборі плавного пуску потрібно звертати увагу на наступні параметри:
Частота пусків в годину. Софтстартери обмежує максимальну кількість пусків в годину (як правило не більше 10).
Кількість фаз регулювання (двофазні і трифазні пристрої плавного пуску).
Величина напруги живлення і напруга управління плавним пуском (110-240В або 24В).
Функціональність. Дорожчі пристрої плавного пуску можуть виконувати ряд додаткових функцій: захист двигуна від перевантажень, самозахист самого ППП, можливість динамічного гальмування, шунтування. При паралельному підключенні декількох електродвигунів з синхронним пуском, обов'язкова наявність байпасного контактора для шунтування тиристорів.
Умови експлуатації софтстартера (температура навколишнього середовища, відносна вологість, висота над рівнем моря і інше).