Плавный пуск для кран балки своими руками

Как сделать устройство плавного пуска из доступных деталей и продлить жизнь электроприборам

Электродвигатели бытовых приборов и инструментов часто выходят со строя, так как не выдерживают высокие пусковые токи. Те многократно превышают номинальную нагрузку, на которую рассчитано подобное оборудование. Чтобы защитить свои приборы от преждевременного выхода со строя, подключайте их через устройства плавного пуска, которое можно изготовить своими руками.

Материалы:

• Реле 12В — http://alii.pub/60ep1w
• пленочный конденсатор с напряжением 250-400 Вт емкостью 0,33-1 мкФ — http://alii.pub/5n14g8
• конденсаторы 25-35 В 47-470 мкФ — http://alii.pub/5n14g8
• транзистор BD139 — http://alii.pub/60eox8
• стабилитрон 1 Вт 12-24В — http://alii.pub/5myg53
• ограничительный резистор 10-30 Ом — http://alii.pub/5h6ouv
• печатная плата.

Схема и принцип работы

Данный прибор собирается по предложенной схеме. Он обеспечивает плавный запуск нагрузки задержкой включения. Иными словами, прибор сначала будет запускаться на малом напряжении, без больших пусковых токов. Когда он набирает обороты, устройство переводит его на полное напряжение.

При подключении схемы в сеть, питание в начальный момент поступает на нагрузку через ограничительный резистор. Прибор соответственно запускается без больших пусковых токов. На схеме путь тока в этот момент обозначен зеленым цветом. В этот момент сетевое напряжение подается через ограничительный резистор и балансный конденсатор, и поступает на схему задержки.

Далее питание выпрямляется мостом, и сглаживается конденсатором. Параллельно последнему подключен стабилитрон и высокоомный резистор. Стабилитрон поддерживает выходное напряжение на уровне 18 В, а резистор разряжает конденсатор после отключения схемы. Это обеспечивает быстрое замыкание контактов реле.

На резисторах в центре схемы собран делитель напряжения. Через верхний резистор заряжается конденсатор задержки. Когда на нем достигается достаточное напряжение, происходит отпирание транзистора. В итоге подается питание на обмотку реле. То срабатывает, и питание от сети поступает на прибор напрямую. В это время тот уже запущен, и легко его воспринимает.

В схеме также предусматривается диод, подключенный параллельно обмотке реле. Он предназначен для защиты транзистора в момент размыкания реле.

Процесс сборки плавного пуска

Прибор собирателя на основе печатной платы. Обязательно ее дорожки усиливаются припоем.

В собранном виде плата помещается в монтажную коробку, после чего может устанавливаться на корпус потребителя, если это, к примеру, холодильник. Также можно собрать на базе плавного пуска удлинитель для включения дрели, болгарки, лобзика.

Смотрите видео

Источник

Применение реверсивных устройств плавного пуска БиСТАРТ-Р для модернизации кран-балок и кранов

Серия БиСТАРТ-Р:
Краны (перемещение): до 7.5кВт, 15..55кВт
Краны (подъем): до 7.5кВт, 15..55кВт

Серия БиСТАРТ 2.0-Р:
Краны (перемещение): до 11 кВт
Краны (подъем): до 11 кВт

Серия МикроСТАРТ-Н:
Тали/кран-балки (перемещение): до 3 кВт

1. Проблемы использования магнитных реверсивных пускателей и контакторов в кранах и кран-балках

В кран-балках и кранах широко применяются магнитные реверсивные пускатели (рис.1). Использование магнитных пускателей имеет ряд проблем:

• Частые включения, запыленность и влажность приводят к подгоранию контактов;
• Неизбежный прогар контакта может привести к двухфазному режиму и отказу электродвигателя;
• В ряде случаев подгоревшие контакты могут свариваться и приводить к опасному залипанию магнитного пускателя;
• Ударный прямой пуск приводит к разбиванию шпонок и редукторов;
• Ударный прямой пуск приводит к раскачиванию груза;

а) б)

Рис.1. Схема силовой цепи с реверсивным магнитным пускателем
а) схема для электродвигателя с короткозамкнутым ротором
б) схема для электродвигателя с фазным ротором

Для решения указанных проблем применяют 2 типа устройств — частотные преобразователи (регуляторы частоты) и в более редких случаях устройства плавного пуска (большинство импортных устройств плавного пуска не предназначены для частых пусков и не имеют функции реверса).

Компания НПФ «Битек» с 2007-го года предлагает собственное решение – реверсивные устройства плавного пуска и динамического торможения серии БиСТАРТ-Р, которая в 2021-м получила обновление — серия БиСТАРТ 2.0-Р.

Для маломощных талей и кран-балок (грузоподъемностью до 2 тонн) в качестве бюджетного решения в 2020-м году были разработаны нереверивные устройства МСТ-Н29 серии МикроСТАРТ-Н, которые работают в качестве приставки к существующему магнитному реверсивному пускателю.

Разработаны различные модификации для приводов перемещения, подъема, а также приводов с червячными редукторами. Особенности применения устройств БиСТАРТ-Р для кранов и кран балок по cсылке.

2. Модернизация кранов и кран-балок с использованием реверсивных устройств плавного пуска и торможения БиСТАРТ-Р

Реверсивные устройства плавного пуска и торможения БиСТАРТ-Р представляют собой реверсивные бесконтактные полупроводниковые пускатели с функцией фазового регулирования напряжения на электродвигателе при пуске (плавный пуск) и торможения постоянным током.

Общие преимущества:

■ Надежная тиристорная коммутация пусковых токов для частых включений;

■ Простая установка и настройка вместо любого реверсивного контактора (с катушками 380В, 220В, 42В и др.);

■ Подходит для любых электродвигателей- короткозамкнутых, с фазным ротором, с конусным тормозом.

Для приводов перемещения:

■ Функция плавного нарастания напряжения с ограничением тока обеспечивает плавное ускорение и плавное DC-торможение (постоянным током) для снижения раскачки груза;

■ Функция плавного DC-торможения используется для остановки, а после остановки подключается внешний тормоз, обеспечивая увеличение его ресурса;

Для приводов подъема:

■ Функция смягченного пуска с быстрым нарастанием напряжения (до 0.5 сек) обеспечивает устранение ударных нагрузок в редукторе и шпонках с незначительным влиянием на динамику движения (Внимание! при опускании хрупких грузов (стекло и др.) плавное ускорение/замедление обеспечивают только векторные частотные преобразователи с тормозными блоками и короткозамкнутыми электродвигателями);

■ При опускании груза сохраняется рекуперация в сеть;

■ Сохраняется схема подключения тормоза (электромагнитного, гидротолкателя, конусного);

■ Не снижается грузоподъемность механизма по сравнению с частотным преобразователем;

■ Для защиты от превышения веса груза можно использовать встроенную токовую защиту.

Рис.2 Схема силовой цепи с реверсивным устройством плавного пуска БиСТАРТ-Р

а) с питанием тормоза от клемм электродвигателя
б) с управление тормозом от отдельного пускателя (через реле управления тормозом в БиСТАРТ-Р)
в) применение с двигателем с фазным ротором

Наилучший эффект использования устройств БиСТАРТ-Р достигается для приводов передвижения кранов и кран-балок, т.к. функции плавного пуска с ограничением тока и плавного DC-торможения обеспечивают хорошие показатели управления и возможность регулировки скорости методом старт-стоп, который в этом случае не оказывает негативного влияния на ресурс работы механизма.

В приводах подъема для устранения ударных нагрузок на редуктор и шпонки были разработаны специальные модификации для приводов подъема (модификация БСТ-xxР/380-x0В) с раздельной регулировкой времени нарастания напряжения на подъем и опускание (0.1..2 сек на подъем и 0.1..0.5 сек на опускание). Опыт эксплуатации показал, что использование плавного нарастания напряжения за 0.5 сек обеспечивает устранение ударных нагрузок в редукторе без изменения схемы управления тормозом. Для повышения плавности хода возможно использование реле управления тормозом с раздельными регулировками срабатывания реле при подъеме и опускании груза.

Схемная и монтажная взаимозаменяемость с магнитными реверсивными пускателями — ключевое преимущество устройств БиСТАРТ-Р. Провода, подходящие к двум катушкам заменяемого магнитного реверсивного пускателя переподключаются к входам управления устройств БиСТАРТ-Р, которые могут иметь различные исполнения по напряжению: 220..380В, 110В, 42В, 24В. Габаритные размеры устройств БиСТАРТ-Р во многих случаях не превышают габаритов магнитных реверсивных пускателей и могут устанавливаться вместо них в те же шкафы.

Плавный пуск с нарастанием тока по рампе, добавленный в новых моделях вместо стандартного ограничения тока позволяет обеспечить качественный плавный запуск при изменениях нагрузки.

Функция плавного DC-торможения в пускателях БиСТАРТ-Р выполняется по принципу двухполупериодного выпрямления с ограничением тока и обеспечивает качественное мягкое торможение с регулировкой тока торможения. Функция срабатывает после отпускания кнопки и тормозит в течение заданного времени. При наличии внешнего тормоза можно комбинировать работу электронного и механического торможения. Для работы функции торможения не требуются тормозные резисторы, энергия рассеивается в электродвигателе.

Функция плавного останова для червячных механизмов появилась в новых модификациях (БСТ-xxР/380-x0Ч). Несмотря на то, что подавляющее большинство кранов и кран-балок использует планетарные редукторы и в приводах передвижения требуется торможение, в некоторых механизмах используются червячные редукторы и там стоит обратная задача — необходимость устранения ударов из-за самоторможения и использование функции плавного останова методом плавного снижения напряжения за время 1-2 секунды.

Электронные защиты с диагностикой срабатывания — это один из ключевых факторов долговечности работы устройств БиСТАРТ-Р. За время эксплуатации возникают типичные ситуации, которые выводят из строя электродвигатели и сами пускатели — потеря фазы, заклинивания, перегрузка и др. При отсутствии электронных защит работа двигателя на двух фазах может вывести из строя и коммутационную аппаратуру и сам электродвигатель. Электронные защиты с диагностикой максимально снижают вероятность отказа электродвигателя и пускателя в таких ситуациях.

3. Особенности работы механизмов перемещения и подъема

В приводах перемещения нагрузка электродвигателя — это трение качения. При включении вперед и назад нагрузка одинакова и всегда противоположна моменту электродвигателя (рис. 3). Для увеличения времени разгона можно успешно применять как устройства плавного пуска, так и частотные преобразователи.

Рис.3 Механическая характеристика электродвигателя при перемещении и подъеме груза (двигательный режим)

В приводах подъема/опускания движение вверх и вниз принципиально отличаются. Нагрузка электродвигателя — это вес груза и является односторонней.
При движении вверх электродвигатель при пуске и работе создает усилие вверх против веса груза. Динамика разгона определяется разницей между моментом двигателя и моментом нагрузки (рис.3).
При движении вниз в первые моменты после снятия тормоза электродвигатель создает усилие в ту же сторону, что и груз, а после превышения синхронной скорости момент меняет знак и электродвигатель создает тормозной момент, уравнивающийся с весом груза. Происходит рекуперация электроэнергии в сеть и электродвигатель работает как асинхронный генератор (рис. 4). Динамика разгона при пуске опредяляется как сумма пускового момента двигателя и веса груза.

Рис.4 Механическая характеристика электродвигателя при опускании груза (генераторный режим)

Для приводов подъема стандартные устройства плавного пуска с длительным нарастанием напряжения не подходят, т.к. при опускании груза к моменту, когда груз разгоняется до синхронной скорости на электродвигателе должно быть создано полное напряжение и момент. Однако если использовать функцию плавного пуска не для плавного нарастания скорости, а для устранения ударных нагрузок на редуктор, то возможно использовать быстрое нарастание напряжения за 0.2..0.5 сек, а также регулировать момент включения внешнего тормоза. Данный алгоритм обеспечит устранение ударов и мягкий выбор люфтов в редукторе и шпонках. Для этой цели были разработаны специальные модификации устройств БиСТАРТ-Р (модификация БСТ-xxР/380-x0В) с раздельной регулировкой времени нарастания напряжения при подъеме и опускании, и раздельном управлении задержкой включения реле тормоза.

4. Параллельная работа электродвигателей

В приводе хода моста как правило используются 2 или 4 двигателя работающих параллельно. При модернизации крана с использованием софтстартера, частотного преобразователи или реверсивных устройств БиСТАРТ-Р все электродвигатели группы также должны быть подключены к одному устройству.

5. Использование тормозов при модернизации

В стандартной схеме питание электромагнитного тормоза или гидротолкателя осуществляется от клемм электродвигателя. При модернизации с использованием устройств плавного пуска или частотных преобразователей к тормозам должен быть проложен отдельный кабель и установлен отдельный пускатель, управляемый от встроенного реле устройства плавного пуска или частотного преобразователя.

Сохранить схему тормоза можно только в случае использования реверсивных устройств БиСТАРТ-Р в специальных модификациях для приводов подъема (БСТ-xxР/380-x0В), где время нарастания напряжения можно настроить в узком диапазоне 0.1..0.5 сек.

В в приводах подъема со встроенным конусным тормозом также нужно использовать модификацию для приводов подъема (БСТ-xxР/380-x0В).

В в приводах перемещения со встроенным конусным тормозом рекомендуется использовать модели БСТ-xxР/380-x0Ч с функцией плавного останова для смягчения резкой остановки.Для быстрой разблокировки конусного тормоза при пуске необходимо использовать функцию плавного пуска с броском тока.

В приводах перемещения с червячным самотормозящимся редуктором также рекомендуются модели БСТ-xxР/380-x0Ч с функцией плавного останова для смягчения резкой остановки.

8. Заключение

Реверсивные устройства плавного пуска/торможения БиСТАРТ-Р можно считать оптимальным решением среди софтстартеров для реализации функций плавного пуска, торможения и защиты на кранах и кран-балках.

При использовании на приводах передвижения для позиционирования груза успешно применяется передвижение короткими плавными импульсами. Благодаря плавному пуску и бесконтактной коммутации это не оказывает влияния на ресурс пускателя или электродвигателя.

В приводах подъема устройства БиСТАРТ-Р (специальные модификации БСТ-xxР/380-x0В) позволяют устранить ударные нагрузки на механизм за счет нарастания напряжения до 0.5 секунд, сохранив рекуперацию энергии в сеть при опускании груза и минимальное тепловыделение. С векторными частотными преобразователи с тормозными модулями и резисторами при использовании специальных преобразователей (например, Altivar 71), правильной настройке и компоновке схемы можно обеспечить плавное и медленное нарастание скорости при использовании. При этом габариты, стоимость решения и тепловыделение из-за отсутствия рекуперации будут в несколько раз выше, чем при замене реверсивного контактора на устройство БиСТАРТ-Р.

Преимуществами реверсивных устройств плавного пуска БиСТАРТ-Р перед частотными преобразователями можно считать:

• Минимальные работы по модернизации (только замена реверсивного контактора);
• Более простая и отказоустойчивая схема (выше перегрузка тиристоров, нет силовых конденсаторов, естественное охлаждение до 15 кВт);
• Компактные размеры и в 5-6 раз ниже тепловыделение (для электродвигателя 5.5 кВт потери в преобразователе Altivar 312 составляют 292 Вт против 47 Вт у БСТ-12Р);
• Отсутствие высокочастотных помех и необходимости использования ЭМС-фильтров, сетевых дросселей;
• Сохранение рекуперации в сеть при опускании груза в приводах подъема;
• Сохранение максимального пускового момента электродвигателя;
• Отечественное производство, быстрое гарантийное и постгарантийное обслуживание.

12 летний опыт применения на кранах и кран-балках устройств БиСТАРТ-Р показал их высокую эффективность и надежность. Устройства надежно работают в уличных исполнениях кранов, в схемах с троллейным питанием, в тяжелых условиях. Большинство устройств покупают конечные потребители и устанавливают самостоятельно, а благодаря простым настройкам устройств лишь в редких случаях требуется консультация по телефону.

Источник