Добрый день

решил просить помощи сообщества в ситуации с запуском асинхронного двигателя с тяжелой нагрузкой.

Есть агрегат - дисковая центрифуга (сепаратор), двигатель: асинхронный, 22 кВт, рабочий ток 45А. Щит управления сгорел при пожаре, что в нем было установлено - неизвестно, схем нет. Устройство китайское, неизвестного производителя. В общем как это было "до" никто не знает.
Задача - запусть его в работу.

Первая задача - разогнать электродвигатель. Через ременный привод на нем диск центрифуги, очень тяжелый. Скорость вращения его 5200 об/мин, двигатель 2800 об/мин.

Я настаивал на применении векторного частотного преобразователя. Заказчик настоял на применении недорогого устройства плавного пуска - взяли ONI SBF 30кВт.

Сегодня пробовали запустить. Данный УПП умеет максимум за 30 сек выходить на полное напряжение и включает байпас (встроенный, видимо по факту это просто постоянно открытые тиристоры).

В ходу пуска производили замеры:
- встроенная диагностика показала 450% перегрузки
- токовые клещи показывали 120А на фазе (через 15-20 сек с начала запуска) и продолжал расти

В итоге сработала защита УПП примерно через 20 сек, в первый раз даже не сообщив конкретную причину остановки (ошибка 8 - Другие аварии и ошибки).
Второй пуск пытались делать импульсами по 5 сек - итог перегрев УПП (ошибка 1).

Я остаюсь пока при своем мнении - надо ставить ЧП, причем обязательно векторный, чтобы обеспечивать высокий крутящий момент на низких частотах.
При этом управление нарастанием частоты на ЧП обеспечивается по Modbus с контроллера, и мы можем сделать любое нарастание частоты и должно это быть не 30 сек, а например 10 минут. Но все же хотелось бы услышать мнения со стороны, у меня опыта с такими пусками маловато..

Какие будут мнения ?

дополнение: классический вариант с переключением "звезда/треугольник" считаю что тут не спасет ситуацию.

Monica
Ваш анализ ситуации и предложение использования векторного частотного преобразователя кажутся правильными. Ниже приведу более подробные комментарии:

Применение дешевого устройства плавного пуска (УПП) для запуска такого мощного и инерционного агрегата вряд ли будет эффективным. УПП рассчитаны на плавный разгон двигателей без большой инерционной нагрузки.

Высокая перегрузка в 450% и ток до 120А - это сигнал о том, что УПП просто не справляется с пусковой нагрузкой. Необходим более мощный и современный преобразователь частоты, способный обеспечить высокий пусковой момент.

Ваше предложение использовать векторный ЧП кажется правильным. Векторное управление позволит плавно разгонять агрегат, контролируя крутящий момент и ограничивая ток. Кроме того, управление по Modbus даст возможность реализовать удобный алгоритм плавного набора скорости.

Рекомендую подобрать векторный ЧП мощностью около 30 кВт, чтобы с запасом покрыть потребности двигателя. Обязательно обратите внимание на наличие функций "Высокий пусковой момент" и "Программируемый разгон/торможение".

В целом, ваше решение перейти на векторный ЧП представляется правильным подходом к данной проблеме. Это позволит обеспечить плавный и надежный пуск тяжелого агрегата. Желаю вам успешного решения задачи!

А почему не спасет?
Весьма железный вариант.

Частотник штука хорошая
Но нужен СПЕЦИАЛИСТ, который сможет настроить частотник на тяжёлый пуск.

Либо сразу берите частотник на один типоразмер больше.

Раз был пожар (по неизвестной причине?), то сначала надо: вскрыть коробку двигателя, установить правильное соединение обмоток, измерить обмотки двигателя, отсоединить ременную передачу, проверить вращение двигателя рукой, потом прямым пуском от сети. Проверить запуск движка от плавного пуска.
Затем проверить все подшипники и редуктор центрифуги, промыть, заменить смазку и провернуть вручную. Соединить ременную передачу, с нужным отношением.
Установить перегрузочные параметры УПП (уровень превышения тока 800%, время задержки превышения тока 1с) и времена рамп пуска-останова. Включать, меряя ток и меняя рампы для уверенного запуска.
ЧП вам не нужен. Это другое..

Тяжелые вентиляторы и пилорамы
Запускали именно переключением звезда-треугольник.
Реле времени стояло на 30-40 сек

Поддерживаю.
УПП используют и для "очень тяжёлого пуска": для пуска центрифуг, мельниц и т.п.

Пожар был не по причине центрифуги, просто она находилась тоже в этом помещении. Двигатель перемотали, все подшипники проверены. Рукой за ремни провернуть получается. С этим все нормально.

У китайцев скорее всего была схема звезда-треугольник с включением паузами по таймеру и это решало проблему дешево и сердито. С УПП эту проблему не решить, либо брать УПП с приличным запасом по току и делать так же паузы при пуске чтобы не сжечь уже двигатель. Я частотник не обязательно векторный, но с запасом по мощности, ошибка считать что на пуске у векторного частотника ток больше чем у обычного, на сколько настроишь номинальный ток двигателя с учетом перегруза на таком он и будет разгоняться.

Для чего паузы?
Разве с паузами на пуск потребуется меньше энергии?

Паузы нужны чтобы не перегреть двигатель на пусковых токах, время вторично и не критично.

А, вона чо! А пацаны и не знали.. Новые данные - движок-то перемотали! Т.е. он горел? Ну так што вы от нас ждете?

Далек от электрики.
В юности работал на корабле - пожарный насос шкода пускался вручную рукояткой переключения обмоток/звезда треугольник.
Т.е задержку переключения выполнял сам оператор.
Регламент был - после выхода насоса на полные обороты переключать на следующий режим - примерно это было в районе 5 секунд.
Контролировали по звуку.

Про однократное переключение "звезда-треугольник" мне известно. Непонятен смысл "пауз", то есть циклов.

И что в этом страшного ? Впосле обычная ситуация - перемотка. Что вас в этом удивило ?
Мотали не сами - специализированное предприятие ремонтом занималось.



достоверно известно, что не звезда-треугольник были. УПП или частотник. Полный выход на обороты был около 10 минут.

Сейчас хотим попробовать разгонять импульсами, чтобы давать передышку и мотору и УПП. Инерция очень большая, останавливается тоже долго самоходом.
Ну и на УПП поставим активное охлаждение.

В этом есть негативный момент - УПП будет при импульсах начинать с стартового напряжения и опять набирать его. Можно конечно этим управлять по modbus-у



На счет моего предпочтения векторному - в описаниях пишут, что векторные обеспечивают бОльший крутящий момент на низких частотах.
Сам настолько хорошо не знаю отличия векторного от скалярного, поэтому заключение делал на основе описаний.

в описаниях пишут, что векторные обеспечивают бОльший крутящий момент на низких частотах.

Пишут то верно, только вы не верно понимаете, это для установившихся режимов работы, а разгон и торможение это переходные режимы.
10 минут это долгое время, вряд ли там было УПП, либо какой то не простой УПП с контролем всего диапазона тока разгона, у многих УПП ток меньше 2,5 номинала не устанавливается.

Звезда - треугольник
Наше все

Для снижения тока в корень из трех раз рекомендуют включать упп в разрыв обмоток по схеме треугольник. Так уже получится запас по току в 1, 73 раза, т.к. он будет не линейным, а фазным. Ну и не знаю есть ли УПП с максимальной длительностью пуска более 30 сек. Так что всё зависит от конкретного случая.

Вот заладили все - "звезда- треухольник".., даже "юнгу" Ивана заставили вспомнить молодость, отвлекли от садово-огородных обязанностей и квашения бражки.. . Ну откуда, вы все господа, знаете какая рабочая схема двигателя? Треугольник? А может звезда? И какое рабочее напряжение требуется? Была перемотка! Что там намотали и как, ТС умалчивает, ибо не знает.. Что помещается в центрифугу? Каков момент трогания (ака ток) при нагрузке и без? От чего хотим избавиться? Если от высокого пускового тока, то страдает момент! А если хотим иметь момент, достаточный для трогания, то напряжение должно быть повыше на обмотке. И как? Если это посконные 380 В..

...И это "выльется" в завышенную силу тока по сравнению со скалярным управлением.
А чего ради?!

Ведь Вы же сами пишете:

"Для снижения тока в корень из трех раз рекомендуют включать упп в разрыв обмоток по схеме треугольник."

Тоже хороший вариант. На цифрой программируемых УПП время вроде как побольше, на самых дешманских, где всего три крутилки уже ничего не поделаешь. Альтивар 22 в этом плане очень неплохая вещь. Удачи автору и новых трат.

Откуда рекомендующие берут величину "корень из трёх"?
У них как бы всё наоборот? Какой-то двигатель работает со звездой. Для его пуска перейти со звезды на треугольник, и сила тока уменьшится в корень из трёх раз?!

Или как?

Для тип-топ:
Вопрос на вопрос - если мотор в треугольнике каковы соотношения токов линейного и тока обмотки?
И если использовать для запуска не линейный контактор , а включить его контакты последовательно с каждой обмоткой?

Однако всё же лично сам считаю, что десять минут - это только ПЧ на псевдовекторном режиме.

Ну тут как смотреть, если 10 минут на пусковых токах, то движок точно сгорит. А если 10 минут на номинальном токе двигателя, то это вообще не проблема для движка и любого ПЧ с небольшим запасом по мощности.

Конечно ПЧ с векторным режимом. С старта получаете до х2 номинального момента.
У мощных воздуходувок Рутса тяжелый режим пуска, мы на них ПЧ с векторным режимом без ОС ставим.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Продолжение истории - попробовали в звезду переключить и запустить.
В прошлый раз через УПП (до того как перегрели его) мы разогнали его примерно до 800 об/мин из 3000 об/мин. Ток был около 130А.

Включили звездой - УПП отработал свои 30 сек и нормально встал в байппас. По показаниям УПП и это подтверждено токовыми клещами - ток около 80А (перегрузка УПП 130%, номинал УПП - 60А). Через пару минут обороты (по ощущениям) были около 1000 об/мин. УПП ушел в ошибку - видимо по длительной работе выше номинала - документация не дает расшифровки ошибки №8 (считана по Modbus)... Все бы ничего, и ток уже на такой большой (хотя все равно почти в 2 раза больше номинала - 46А для 22кВт).

УПП теплый, но двигатель разогрелся сильно - корпус около 70-75 C, это за две попытки пуска по 2 минут (одна в нуля запускали, вторая - с инерционного вращения 300-400 об/мин).

При этом я понимаю, что в звезде мы в рабочий режим не сможем полностью разогнать, все равно нужно в треугольник переходить.
В принципе все подтверждается - для выхода в рабочий режим нужно 6-7 минут. Но у нас нет этого времени, так как сильно нагреваем двигатель что звездой, что треугольником.

Какие будут идеи у сообщества ?

Интригу не будем хранить - мы решили брать векторный ПЧ на 37кВт, номинал то току 75А.


P.S. пока писал ответ (писал долго отвлекаясь), не увидел ответы Pawel и Se_Sib, и теперь учитывая их ответы и мою сегодняшнюю практику с запуском, считаю что направление с векторным ПЧ (важно - с запасом по мощности) - выбрано верно.

Сделаем - отпишусь для истории.
Спасибо участникам, кто участвовал в конструктивном диалоге.

Пробовать ПЧ с векторным режимом.
Но тут тоже есть нюанс, сейчас продают много дешевых китайских ПЧ которые вроде как с вектором, но фактический могут быть полной какашкой.
Поэтому ставьте какой-нибудь хороший, проверенный ПЧ.
С ПЧ вы сможете снять характеристику тока и момента по времени при разгоне и проанализировать.
Если двигатель будет греться, то принудительное охлаждение.

Например SE дает следующие рекомендации на свои алтивары
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Беспроигрышный вариант. В результате окажется, "векторный - это то, что надо".

Не факт что потребуется.
При любом раскладе на такой механизм ПЧ это самый правильный вариант.

Итак продолжим тему - взяли мы Innovert ITD37, подключили, сделали базовые настройки.
Разгоняем с частоты 2 Гц до 50 Гц, время взяли 10 мин (пока наугад).

Все отлично работает ! Никакого напряга и намека на перегрузки вообще нет. Двигатель и ПЧ холодные.
Ток при 10 мин разгоне начался с 27А и далее с медленным ростом - при 2700-3000 об/мин составлял не более 32А, при этом номинал для двигателя данной мощности 46А. Видимо время разгона можно снизить до 6 минут, тогда скорее всего разгон будет на токах 45-46А.

Торможение свободным выбегом, долго конечно - 30-35 мин, но это так и было и всех устраивает.

Скорее всего частотник в скалярном режиме тоже не имел бы проблем с запуском, в принципе можно переключить и попробовать - будет скучно попробую.
Так что все в принципе подтвердилось - УПП тут не годится, и дело даже не во времени разгона (макс 30 сек), а в принципе - УПП разгоняет подьемом напряжения, но частота остается 50Гц, т.е. по факту мы все равно заставляем двигатель пытаться сразу крутится на 3000 об/мин, просто на пониженном напряжении (и как следствие - пониженном токе). ПЧ же изначально медленно перемещает магнитное поле по обмоткам, тем самым обеспечивая плавный корректный разгон.

Но на этом история не заканчивается - все было бы ничего, если бы не специфический режим работы данного устройства(это сепаратор дисковый), периодически он должен проводить режим очистки - в этом режиме на 10-15 сек рабочий ток возрастает 2-3 раза (это по свидетельствам тех, кто видел его в работе). Скорее всего ничего критичного, но пошёл читать о перегрузочных режимах данного ПЧ...

Даже по написанию вами последнего сообщения(не цитируемого, а последнего) и начиная с с цитируемого так и не выходит из головы картинка из детских воспоминаний- запуск карусели детской и дяденька крутящий рукоятку передачи от двигла с ремнями и на приводные колесики уже самой карусели.И детки в сиденьях вобщем то вовсе не что то требующее центрифугирования, а еще более "жесткие предьявы" к пуску под нагрузкой. Но скорее китайская центрифуга совсем не подразумевает наличие такой рукоятки и дяденьки, хотя б даже в виде не дяденьки, а мехустройства с элприводом, эдакое промежуточное звено.
Не очень нравятся условия в которых придется запускаться и приводу и самой центрифуге.

Если центрифуга 6...10 мин запасает энергию в маховик, чем ей поможет двигатель за 15 сек работы с перегрузкой?
В настройках ПЧ поставить ограничение максимального тока по номинальному току двигателя, и хоть 30 сек разгон ставь, будет разгоняться за сколько сможет разогнать, и в рабочих циклах не будет превышения номинального тока. И свет в цеху не будет притухать.

Настройки ПЧ сделаны по номиналу двигателя (мощность 22кВт, номинальный ток 46А).
Провели испытания - разгон уменьшили до 400 сек, ток на разгоне повысился до 36А.
Забыл в прошлом сообщении указать - ток при выходе на 50Гц составляет 20-21А.

Попробовали переключение режимов работы - в режиме "Сброс" ток вырастает до 70А, это не превышает номинал ПЧ - он на 37кВт, номинальный ток 75А.
Этот режим кратковременный - 5-6 сек на переключение + 8-10 сек работа в режиме + 5-6 сек переключение обратно, итого максимум 25 сек. При текущих настройках ПЧ это не вызывает срабатывает защит.
Дополнительная защита будет на управляющем микроконтроллере - при работе на токе 70А в течении 30 сек срабатывает предупреждение, после 60 сек - принудительная остановка, это на случай если переключение режимов не произойдет по какой то причине - не сработал клапан, нет воды, проблемы с механикой.

В общем похоже выбор мощности ПЧ сделан правильно (на 2 номинала выше мощности двигателя). Разгон работает отлично, торможение - свободный выбег,
переключение режимов - без перегрузки ПЧ, кратковременная перегрузка двигателя.
Все работает как и хотелось.

Еще раз спасибо всем, кто участвовал в конструктивном обсуждении.



Ну как это будет работать при разгоне - понятно.
А в рабочих циклах как ? Т.е. у нас резко повышается нагрузка на двигатель и если не будет достаточного тока, начнет падать крутящий момент и как следствие, падение оборотов (насколько реально сложно проверить) - в данном случае это недопустимо, так как будет страдать качество центрифигирования.
А после падения оборотов и возврата обратно в нормальный режим, нужно опять добирать обороты. Мне кажется лучше 20 сек перегрузки потерпеть...

Хватило бы даже на 1 номинал выше, а некоторых ПЧ даже номинал в номинал. Хорошие ПЧ имеют приличный запас по перегрузочной способности, порядка 150% в течении 60сек.
В скаляре работать будет значительно хуже или вообще не будет, может быть большой ток при разгоне, так как момента может не хватить(при запуске центрифуга не начнет движение), а напряжение с частотой будут расти.

Ниже пример характеристик ПЧ на 22кВт, в тяжелом режиме поддерживает двигателя с номинальным током до 48А и имеет перегрузочную способность до 150% в течении 60 секунд.
Т.е. он может в течении 60 секунд обеспечить выходной ток 72А. Ну и кратковременный максимальный x2 в течение 2-3сек.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Да, тут я согласен. И 22 квт тоже выдержал бы - у ITD37 указано 150% в течении 1 мин, и 180% в течении 30 сек.
Но ввиду регулярной цикличности данного действия - 15-20 сек перегруза через 90-120 сек работы, и в таком режиме это работает часами, то по мне лучшее решение - это ПЧ без перегрузок... Ну а двигатель не я выбирал туда )

Это да, цикличность перегрузок я упустил из виду. Предположил что не так часто)
Киловатты ПЧ из каталога это вещь мифическая, нужно отрывать и смотреть документацию какой допустимый ток.
Между разными ПЧ может быть значительный разбег, у одного на 22кВт максимум номинал тока может быть до 44А заявлен, а у другого до 50А.
В итоге перегруз в 150% будет 66А и 75А соответственно.

С такими настройками надо очень аккуратно.
Ставишь ограничение достаточно высоким, он в короткий момент времени на разгоне возьмет больше и дальше ток сразу существенно упадет.
Поставишь ограничение ниже и он будет медленно и мучительно долго пытаться разогнаться. Все это время ток будет сидеть в ограничителе...