102
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
102
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
е
оборудование
ПРОБЛЕМЫ
ПУСКА
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
В
ГИДРОСИСТЕМАХ
В
момент
пуска
в
асинхрон
-
ном
электродвигателе
(
ЭД
)
происходят
явления
,
которые
относятся
к
так
называемым
переходным
процессам
.
По
-
следние
справедливо
считают
-
ся
наиболее
проблемными
ре
-
жимами
работы
ЭД
.
Во
время
пуска
электродвигатель
потре
-
бляет
ток
и
развивает
момент
,
величина
которых
намного
пре
-
вышает
значения
необходимые
для
вращения
механизмов
.
Длится
данный
процесс
до
тех
пор
,
пока
электродвигатель
не
войдёт
в
номинальный
режим
работы
.
Как
правило
,
электродвига
-
тель
даже
при
пуске
насосных
агрегатов
,
момент
нагрузки
которых
нарастает
достаточно
плавно
,
потребляет
в
разы
боль
-
ше
энергии
.
В
итоге
скачко
-
образно
возрастает
ток
.
Доста
-
точно
сказать
,
что
пусковой
ток
в
6—7
раз
превышает
номи
-
нальную
величину
,
чтобы
пред
-
ставить
,
что
происходит
как
в
самом
электродвигателе
,
так
и
с
питающей
сетью
.
При
прямом
пуске
от
сети
обмотки
ЭД
испытывают
энер
-
гетический
удар
,
негативное
влияние
которого
на
их
изоля
-
цию
нарастает
с
каждым
но
-
вым
включением
.
Указанное
явление
сопровождается
пере
-
гревом
обмоток
и
приводит
к
межвитковым
коротким
замы
-
каниям
.
В
конечном
счёте
дви
-
гатель
выходит
из
строя
.
Кроме
того
,
пусковые
токи
влияют
и
на
другое
оборудование
,
которое
подключено
к
той
же
электриче
-
ской
сети
.
Самую
большую
опасность
прямой
пуск
представляет
для
механических
частей
насосов
,
арматуры
трубопровода
.
Дело
в
том
,
что
в
момент
включения
(
пуска
)
и
отключения
происходит
гидроудар
.
Для
него
характерны
мгновенные
значения
давле
-
ния
,
в
десятки
раз
превышаю
-
щие
номинальную
величину
в
системе
.
В
течение
короткого
промежутка
времени
чередуют
-
ся
процессы
повышения
и
по
-
нижения
напора
воды
.
Это
про
-
воцирует
деформацию
стенок
трубопровода
и
механизмов
насоса
.
Поэтому
с
эксплуатаци
-
онных
позиций
прямой
пуск
не
-
целесообразен
.
Специалисты
пробовали
бороться
с
переходными
про
-
цессами
,
возникающими
при
старте
двигателя
от
сети
,
при
по
-
мощи
механических
устройств
.
Например
,
за
счёт
дополнитель
-
ного
слабосильного
привода
,
который
раскручивал
базовый
двигатель
до
требуемых
оборо
-
тов
.
Затем
разгонник
отцеплял
-
ся
,
а
на
обмотки
основного
мо
-
тора
подавалось
напряжение
.
Из
-
за
сложности
в
эксплуатации
данный
способ
не
нашёл
широ
-
кого
применения
.
Ему
на
смену
пришла
схе
-
ма
пуска
электродвигателя
«
звезда
-
треугольник
».
В
ней
ЭД
включается
ступенчато
,
в
два
этапа
.
С
маленьким
крутящим
моментом
электродвигатель
раскручивается
до
определён
-
ных
оборотов
,
а
затем
подклю
-
чается
с
большим
моментом
.
Проблема
пуска
по
схеме
«
звез
-
да
-
треугольник
»
кроется
в
том
,
что
«
ступеньки
»
сопровождают
-
ся
локальными
гидроударами
,
правда
,
не
такими
мощными
,
как
при
включении
напрямую
от
сети
.
Страдают
механическая
и
электрическая
части
насосного
оборудования
.
Кроме
того
,
при
переходе
от
«
звезды
»
к
«
треу
-
гольнику
»
всплеск
потребления
электроэнергии
может
быть
даже
большим
,
чем
при
прямом
пуске
(
рис
. 1).
Решения АББ для
водного хозяйства
Ежегодно в нашей стране проводятся мероприятия, посвящённые обсужде-
нию проблем предприятий водного хозяйства. Одной из главных тем любого
«круглого стола» или конференции профессионалов становится применение
современных технологий в водоснабжении, водоотведении и обработке сточ-
ных вод, управлении водными ресурсами. Так, например, большинство спе-
циалистов сходятся во мнении, что у насосного оборудования, применяемо-
го сегодня в отрасли, есть две проблемы: быстрый износ, который возникает
вследствие несовершенства процесса пуска и останова электродвигателей, и
низкая энергоэффективность. Справиться с обозначенными трудностями по-
могает внедрение современных решений — устройств плавного пуска и преоб-
разователей частоты.
103
№
4 (25),
июль
–
август
, 2014
103
«
УМНЫЙ
»
ЗАПУСК
ДВИГАТЕЛЯ
Всех
вышеописанных
проблем
можно
избежать
посредством
при
-
менения
устройств
плавного
пуска
(
УПП
).
Благодаря
им
двигатель
раз
-
гоняется
постепенно
,
без
какого
-
либо
технического
вреда
как
для
механических
,
так
и
электрических
частей
насосного
оборудования
.
УПП
уже
получили
довольно
широ
-
кое
распространение
,
но
их
эффек
-
тивность
различается
.
Наиболее
целесообразным
является
плав
-
ный
пуск
,
в
котором
реализована
функция
управления
по
моменту
.
Она
обеспечивает
щадящий
режим
работы
для
всей
гидросистемы
.
На
-
пример
,
в
УПП
серии
PSE
компании
АББ
управление
моментом
обеспе
-
чивается
при
помощи
специально
-
го
программного
обеспечения
.
На
базе
математической
модели
пере
-
ходных
процессов
в
гидравлике
рас
-
считываются
оптимальные
управля
-
ющие
параметры
—
как
в
момент
старта
,
так
и
остановки
(
рис
. 2).
Важно
,
что
постепенное
увели
-
чение
крутящего
момента
сводит
на
нет
возможность
возникновения
гидравлического
удара
.
Кроме
того
,
при
плавном
пуске
пиковое
значе
-
ние
выделяемой
двигателем
тепло
-
вой
энергии
в
2—2,5
раза
меньше
,
чем
при
прямом
включении
от
сети
.
Соответственно
,
сокращаются
по
-
тери
,
увеличивается
КПД
двигателя
,
меньше
изнашивается
изоляция
мотора
.
Для
того
чтобы
предупредить
возможные
нештатные
ситуации
,
устройства
плавного
пуска
долж
-
УСТРОЙСТВА
ПЛАВНОГО
ПУСКА
PSE
Основные
характеристики
:
•
номинальная
мощность
,
кВт
7,5—200
•
напряжение
электродвигателя
,
В
208—600
•
напряжение
управления
,
В
100—250 (
частота
,
Гц
50/60)
•
ограничение
пускового
тока
1,7—7 × Ie
•
температура
эксплуатации
,
о
С
от
-25
до
+60
• 3
релейных
, 1
аналоговый
выход
4—20
м
A
Основные
преимущества
:
•
Разработаны
для
применения
в
насосном
оборудовании
.
•
Встроенные
функции
защиты
электродвигателя
.
•
Устранение
гидроударов
,
уменьшение
механического
износа
.
•
Улучшенная
энергоэффективность
.
•
Встроенный
байпас
.
•
Эксплуатация
в
агрессивных
средах
.
•
ЖК
-
дисплей
с
подсветкой
и
удобной
клавиатурой
.
•
Возможность
подключения
к
технологической
шине
Fielbus.
Рис
. 1.
Графики
пуска
двигателя
непосредственной
подачей
напряжения
и
переключением
«
звезда
-
треугольник
»
в
отношении
напряжения
(U)
и
тока
(I)
Рис
. 2.
График
плавного
пуска
двигателя
в
отношении
его
крутящего
момента
(
Т
)
Регулируемый
наклон
характеристики
Пуск
непосред
-
ственной
пода
-
чей
напряжения
Пуск
переключением
«
звезда
-
треугольник
»
Пуск
системой
плавного
пуска
Пуск
непосредственной
подачей
напряжения
Пуск
переключением
«
звезда
-
треугольник
»
Скорость
электродвигателя
Скорость
электродвигателя
Ток
электродвигателя
Напряжение
электродвигателя
Время
U
100%
58%
70%
30%
Пуск
системой
плавного
пуска
Пуск
непосредственной
подачей
напряжения
Пуск
переключением
звезда
-
треугольник
Пуск
системой
плавного
пуска
Т
l
104
СЕТИ РОССИИ
ны
обладать
широким
функционалом
:
иметь
защиту
от
перегрузки
,
холостого
хода
,
закли
-
нивания
ротора
.
Кроме
всего
вышеуказанного
,
УПП
должно
иметь
удоб
-
ный
интерфейс
.
Напри
-
мер
,
новые
устройства
АББ
серии
PSTX
осна
-
щены
графическим
ЖК
-
дисплеем
с
отобра
-
жением
информации
,
в
том
числе
и
на
русском
языке
.
Посредством
встроенного
модуля
Modbus-RTU
или
дополнительных
адаптеров
Anybas
данные
УПП
мо
-
гут
быть
подключены
к
промышлен
-
ной
шине
Fieldbus
для
систем
авто
-
матизации
.
ЧАСТОТНОЕ
РЕГУЛИРОВАНИЕ
В
ГИДРОСИСТЕМАХ
В
гидросистемах
нагрузки
,
как
правило
,
носят
переменный
ха
-
рактер
.
Так
,
для
предприятий
водо
-
канала
пик
приходится
в
утренние
и
вечерние
часы
,
а
днём
и
ночью
разбор
минимален
.
В
итоге
потре
-
бление
ресурса
динамическое
.
По
-
лучается
,
что
необходимо
регулиро
-
вать
подачу
воды
.
Порой
для
данной
цели
применяется
дросселирова
-
ние
посредством
запорной
армату
-
ры
—
задвижек
,
уменьшающих
или
увеличивающих
расход
жидкости
по
мере
необ
-
ходимости
.
Альтернати
-
вой
дроссельному
регу
-
лированию
может
стать
циклическое
управле
-
ние
оборудованием
,
учитывающее
перио
-
дичность
потребления
.
Однако
оба
способа
являются
неэффектив
-
ными
.
В
первом
слу
-
чае
—
из
-
за
перерас
-
хода
электроэнергии
в
периоды
«
штиля
»,
ког
-
да
насосы
работают
в
штатном
режиме
при
частично
за
-
крытых
задвижках
.
Во
втором
—
из
-
за
утраты
гибкости
при
регулирова
-
нии
расхода
.
Выход
видится
в
возможности
регулирования
частоты
вращения
насосов
.
В
этом
случае
агрегаты
будут
давать
именно
такой
напор
,
который
нужен
.
Об
эффективности
данного
способа
известно
давно
.
Однако
долгое
время
он
не
был
по
-
пулярен
ввиду
сравнительно
низкой
стоимости
электроэнергии
.
Иными
словами
,
у
предприятий
водного
хо
-
зяйства
не
было
нужды
экономить
.
Ситуация
существенно
изменилась
в
последние
несколько
лет
,
когда
цены
на
энергоресурсы
значитель
-
но
выросли
.
Кроме
того
,
на
рынке
появился
ряд
совершенных
и
до
-
ступных
технических
средств
—
на
-
пример
,
частотно
-
регулируемые
приводы
(
ЧРП
).
Сегодня
они
успеш
-
но
применяются
в
комплексе
с
устройствами
плавного
пуска
.
Рассмотрим
следующий
при
-
мер
комбинации
УПП
и
ПЧ
:
в
стан
-
дартной
трубопроводной
системе
(
с
преобладанием
напора
на
пре
-
одоление
трения
= 5%)
с
четырь
-
мя
параллельными
насосами
с
рас
-
ходом
2500
м
3
/
ч
устанавливается
два
устройства
плавного
пуска
и
два
преобразователя
частоты
.
В
данной
схеме
насосы
,
оснащённые
устрой
-
ствами
плавного
пуска
,
работают
в
номинальном
режиме
.
Агрегаты
с
преобразователями
частоты
по
-
зволяют
увеличить
или
уменьшать
в
нужное
время
производительность
гидросистемы
.
Опыт
применения
схем
на
основе
УПП
АББ
серии
PSE,
PSTX
и
ПЧ
семейства
ACQ
показал
,
что
экономия
электроэнергии
может
достигать
50%.
Причём
информа
-
цию
о
текущих
энергозатратах
мож
-
но
увидеть
в
реальном
времени
—
например
,
на
панели
управления
частотно
-
регулируемого
привода
или
устройства
плавного
пуска
.
Затраты
на
закупку
оборудования
окупаются
всего
за
полтора
года
(
рис
. 3).
Преобразователь
частоты
,
как
и
устройства
плавного
пуска
,
должны
решать
и
побочные
задачи
,
в
частно
-
сти
—
предотвращать
явление
кавита
-
ции
и
«
сухой
»
ход
насоса
.
Некоторые
современные
ПЧ
имеют
встроенные
оптимизаторы
энергопотребления
и
оснащены
интеллектуальной
функци
-
ей
самодиагностики
.
Практика
отдельных
передовых
предприятий
водной
отрасли
пока
-
зывает
,
что
применение
устройств
плавного
пуска
и
частотно
-
регулиру
-
емых
приводов
даёт
такие
преиму
-
щества
,
как
:
•
уменьшение
опасности
аварий
за
счёт
исключения
гидравличе
-
ских
ударов
;
•
снижение
износа
оборудования
;
•
сокращение
утечек
в
системе
водоснабжения
,
так
как
насосы
могут
работать
при
пониженных
давлениях
;
•
комплексная
автоматизация
тех
-
нологического
процесса
.
Инвестиции
в
современные
электротехнические
решения
в
ито
-
ге
окупаются
,
а
сэкономленные
по
-
сле
средства
можно
вложить
в
даль
-
нейшую
модернизацию
.
УСТРОЙСТВА
ПЛАВНОГО
ПУСКА
PSTX
Устройство
плавного
пуска
PSTX
Основные
характеристики
:
•
трёхфазное
управление
электро
-
двигателем
;
•
номинальная
мощность
электро
-
двигателя
от
15
кВт
до
2
МВт
;
•
номинальное
напряжение
пита
-
ния
силовой
цепи
208—690
В
АС
;
•
номинальное
напряжение
управ
-
ления
100—250
В
АС
;
•
температура
эксплуатации
-25°
С
— 0+60°
С
;
•
съёмная
клавиатура
со
степенью
защиты
IP66.
Основные
преимущества
•
Разработаны
для
применения
в
тяжёлых
промышленных
услови
-
ях
.
•
Встроенные
функции
защи
-
ты
электродвигателя
и
самого
устройства
плавного
пуска
.
•
Платы
управления
с
защитным
покрытием
для
надёжной
эксплу
-
атации
в
агрессивных
средах
.
•
Встроенный
байпас
для
умень
-
шения
тепловых
потерь
и
улуч
-
шения
энергоэффетивности
.
•
Функция
управления
крутящим
моментом
для
увеличения
ресур
-
са
технологического
оборудова
-
ния
.
•
Контроль
параметров
электриче
-
ской
сети
и
формирование
жур
-
нала
событий
.
•
Три
алгоритма
токоогранения
для
гибкой
оптимизации
пуско
-
вых
токов
.
•
Возможность
работы
на
двух
фа
-
зах
при
повреждении
тиристор
-
ной
группы
.
•
Позиционирование
при
прямом
и
обратном
ходе
на
пониженной
скорости
.
•
Встроенный
модуль
Modbus-RTU
и
возможность
дополнительной
коммуникации
c
помощью
техно
-
логии
Anybuss.
•
Автоматический
перезапуск
.
105
№
4 (25),
июль
–
август
, 2014
ООО
«
АББ
»,
подразделение
«
Низковольтное
оборудование
»
117997,
Москва
,
ул
.
Обручева
,
д
. 30/1,
стр
. 2
Тел
.: +7 (495) 777 2220,
факс
: +7 (495) 777 2221
www.abb.ru/lowvoltage
Рис
. 3.
Решение
для
системы
с
четырьмя
параллельными
насосами
(
гидравлическая
система
с
преобладанием
напора
на
преодоление
трения
)
ПЕРЕДОВОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ
СЕГОДНЯШНИХ
ЗАДАЧ
Энергоэффективность
без
уси
-
лий
—
именно
так
можно
охарак
-
теризовать
новую
серию
универ
-
сальных
преобразователей
частоты
ACS580
в
двух
словах
.
Процесс
вы
-
бора
,
монтажа
,
ввода
в
эксплуа
-
тацию
и
обслуживания
стал
ещё
проще
и
доступнее
с
преобразо
-
вателями
частоты
ACS580.
Преоб
-
разователи
частоты
ACS580
пред
-
ставлены
в
диапазоне
мощностей
от
0,75
до
250
кВт
и
диапазоне
на
-
пряжений
от
208
до
480
В
.
Уже
на
данный
момент
ACS580
доступен
в
классе
защиты
IP21,
а
в
декабре
2014
года
серия
будет
дополнена
преобразователями
в
степени
за
-
щиты
IP55.
Обновлённая
серия
ACS580
будет
выпускаться
в
настенном
ис
-
полнении
для
мощностей
200—250
кВт
.
Таким
образом
,
компания
АББ
уменьшила
габариты
изделий
на
65%
по
сравнению
с
предше
-
ственником
—
серией
стандартных
преобразователей
ACS550.
Кроме
того
,
габариты
всех
типоразмеров
ACS580 (R0-R9)
намного
компак
-
для
новых
устройств
плавного
пуска
серии
PSTX
выбран
не
случайно
.
На
протяжении
нескольких
десятиле
-
тий
партнёры
и
заказчики
компа
-
нии
АББ
по
всему
миру
применяют
устройства
плавного
пуска
для
ре
-
шения
различных
задач
.
Вода
,
воз
-
дух
,
земля
и
огонь
—
четыре
осно
-
вополагающие
стихии
,
на
которые
теперь
можно
взглянуть
по
другому
благодаря
устройствам
плавного
пу
-
ска
PSTX.
Водоснабжение
и
водоотведе
-
ние
,
вентиляция
,
горная
,
тяжёлая
и
нефтегазовая
промышленности
—
именно
эти
важнейшие
отрасли
являются
областями
применения
универсальных
устройств
плавного
пуска
серии
PSTX.
Создавая
новые
устройства
PSTX,
специалисты
ком
-
пании
АББ
прежде
всего
уделили
внимание
эффективности
в
реше
-
нии
широкого
спектра
различных
задач
,
неизменной
надёжности
и
бескомпромиссному
качеству
обо
-
рудования
.
Новые
устройства
плав
-
ного
пуска
серии
PSTX
представле
-
ны
в
мощностях
от
15
кВт
до
2
МВт
.
Диапазон
номинальных
токов
от
30
до
1250
А
позволяет
оперировать
самыми
различными
электродвига
-
телями
.
Отличительными
особенно
-
стями
серии
PSTX
являются
новые
функции
,
которые
не
встречались
ранее
в
устройствах
такого
типа
.
Теперь
любой
желающий
может
воспользоваться
реализованным
на
уровне
силовой
электроники
по
-
зиционированием
приводного
ме
-
ханизма
в
различных
направлениях
вращения
,
работой
устройства
на
двух
фазах
в
случае
повреждения
одной
группы
тиристоров
,
возмож
-
ностью
очистки
крыльчатки
насосно
-
го
агрегата
,
тремя
алгоритмами
то
-
коограничения
и
многими
другими
функциями
.
Простота
эксплуатации
и
настройки
,
дружелюбный
интерфейс
и
широкие
возможности
по
интегра
-
ции
устройств
в
АСУТП
с
помощью
встроенного
коммуникационного
модуля
Modbus-RTU
или
дополни
-
тельных
адаптеров
—
все
это
так
же
доступно
в
новых
устройствах
PSTX.
тнее
ACS550.
Новая
серия
пре
-
образователей
частоты
ACS580
универсального
семейства
предна
-
значена
для
управления
скоростью
и
моментом
насосов
,
вентиляторов
,
конвейеров
,
миксеров
и
других
ме
-
ханизмов
с
переменным
и
постоян
-
ным
моментом
.
Отличительной
осо
-
бенностью
ACS580,
как
и
ACS550
является
концепция
«
всё
-
в
-
одном
»,
т
.
е
.
все
необходимые
опции
—
ЭМС
-
фильтр
С
2,
дроссель
с
переменной
индуктивностью
для
снижения
гар
-
монических
искажений
по
току
,
протокол
Modbus-RTU,
функции
энергосбережения
и
многое
другое
—
встроены
в
частотный
преобразо
-
ватель
в
заводской
комплектации
.
Также
в
2014
году
компания
АББ
представила
новую
серию
устройств
плавного
пуска
PSTX.
Управляя
стихиями
—
этот
слоган
Насос
№
1
Расход
Q
1
(
м
3
/
ч
)
Насос
№
2
Расход
Q
2
(
м
3
/
ч
)
Насос
№
3
Расход
Q
3
(
м
3
/
ч
)
Общий
расход
Q
(
м
3
/
ч
)
Насос
№
4
Расход
Q
4
(
м
3
/
ч
)
Уст
-
во
плавного
пуска
PSE
Уст
-
во
плавного
пуска
PSE
Преобразователь
частоты
Преобразователь
частоты
Распределит
ельный
трансформа
тор
Оригинал статьи: Решения АББ для водного хозяйства
Ежегодно в нашей стране проводятся мероприятия, посвящённые обсуждению проблем предприятий водного хозяйства. Одной из главных тем любого «круглого стола» или конференции профессионалов становится применение современных технологий в водоснабжении, водоотведении и обработке сточных вод, управлении водными ресурсами. Так, например, большинство специалистов сходятся во мнении, что у насосного оборудования, применяемого сегодня в отрасли, есть две проблемы: быстрый износ, который возникает вследствие несовершенства процесса пуска и останова электродвигателей, и низкая энергоэффективность. Справиться с обозначенными трудностями помогает внедрение современных решений — устройств плавного пуска и преобразователей частоты.