časopis z vydavatelství
FCC PUBLIC

Aktuální vydání

Číslo 3/2021 vyšlo
tiskem 10. 3. 2021. V elektronické verzi na webu 26. 3. 2021. 

Téma: Elektrotechnika v průmyslu; Ochrana před přepětím

Inovace, technologie, projekty
Historie výrobků STEGO
Průmysl 4.0 – kdysi a dnes (3)
Panasonic: Produkty průmyslové automatizace k vašemu otestování
ABB oznámila výrazný nárůst v počtu nabíjecích stanic v Česku

Tři softstartéry, které prodlužují život

23. 2. 2021 | Petr König | ABB, s. r. o. | www.abb.com

Softstartér slouží ke spínání střídavých asynchronních motorů, přičemž na rozdíl od běžně používaného stykače umožňuje rozběh motoru při pozvolném zvyšování otáček, a často nabízí i funkci postupného snižování otáček při doběhu, tedy při vypnutí motoru.

Softstartér slouží ke spínání střídavých asynchronních motorů, přičemž na rozdíl od běžně používaného stykače umožňuje rozběh motoru při pozvolném zvyšování otáček, a často nabízí i funkci postupného snižování otáček při doběhu, tedy při vypnutí motoru.

Zatímco stykač slouží jen jako spojovací článek mezi napájecí větví a motorem a po jeho sepnutí dojde k jednoduchému přemostění mezery, která motor od napájení dosud oddělovala, softstartér má v jednotlivých fázích antiparalelně zapojené tyristory, které umožňují postupné zvyšování napětí procházejícího softstartérem k motoru od počáteční hodnoty až po 100 % jmenovitého napětí. Díky řízení rozběhu motoru po takto vytvořené napěťové rampě dochází ke snížení záběrného proudu a snížení záběrného momentu. Po dosažení jmenovitého napětí jsou tyristory překlenuty stykači pro zamezení nadměrného zahřívání softstartéru.

Obr. 1. Softstartéry od ABB
Obr. 1. Softstartéry od ABB

Možná někoho již v tuto chvíli napadly některé případy, kdy je vhodné sáhnout po softstartéru. Velmi často je tím hlavním motivem potřeba snížit hodnotu proudu odebíraného motorem při startu, aby nevybavil jistič v místě elektroinstalace, a nedošlo tak k výpadku elektrické energie a přerušení chodu technologií na vypnuté napájecí větvi, a tedy i k přímým hospodářským ztrátám pro daný subjekt. Tím, že softstartér rozloží rozběh motoru do delšího časového intervalu a nepustí do motoru více proudu, než je nastaveno, zamezí vzniku vysokých proudových špiček, které mohou u moderních motorů třídy účinnosti IE3 nebo IE4 dosahovat i šestnáctinásobku jmenovitého proudu motoru, jak ukazuje červený průběh v grafu. Zeleně je zaznamenán typický průběh proudu při postupném rozběhu motoru řízeného softstartérem, kdy se často volí proudové omezení do pětinásobku hodnoty jmenovitého proudu motoru.

Dalším důvodem může být druhý podstatný aspekt pozvolného rozběhu motoru, a tím je plynulé zvyšování točivého momentu. Dopravníkové pásy naložené křehkým materiálem jsou typickým příkladem, kdy by rychlý rozběh pásu kvůli setrvačným silám spojeným s prudkým cuknutím pásu mohl vést ke zničení přesouvaného zboží.

Jak s uvedenými vlastnostmi souvisí prodloužení života? Přímo! Je zde samozřejmě míněno prodloužení života technologií, nikoli lidského, ale i to je velice důležitý aspekt při hodnocení rentability investic a následného provozu.

Obr. 2. Graf rozběhu motoru s krátkodobou proudovou špičkou
Obr. 2. Graf rozběhu motoru s krátkodobou proudovou špičkou

V případě příkladu dopravníkového pásu s naloženým zbožím, přímý rozběh motoru na plné otáčky by vedl k intenzivnímu opotřebení mechanických částí, ať už jde o ozubená kola nebo samotný pás, který se prudkým škubnutím může začít protahovat a třepit. V dlouhodobém horizontu to vede k nutnosti častých servisních zásahů, odstávek provozu a potřeby výměny dílčích částí nebo celé technologie za novou. Použitím softstartéru tak lze prodloužit životnost celého zařízení, protože pozvolný rozběh, případně i doběh motoru, k němu bude podstatně šetrnější.

Další aplikací jsou čerpadla. Zde na první pohled nejde o žádnou sofistikovanou, a tedy ani nákladnou technologii, ale prodloužení životnosti navazujícího potrubí může také přinést značnou úsporu provozních nákladů. Při prudkém spuštění a zastavení motoru čerpadla totiž dochází k velkým tlakovým rázům v potrubí, které značně namáhají zejména spojky trubek, zpětné klapky, ale i vrtule samotného čerpadla. Negativním efektem jsou pak průsaky a nutnost časté výměny prvků potrubí i čerpadla. Softstartér dokáže tyto rázy značně eliminovat a zajistit plynulý průtok tekutiny potrubím. Při zastavení čerpadla pak nedochází k prudkému zpětnému rázu kapaliny, ale díky regulaci napětí za účelem dosažení lineárního průběhu snižování točivého momentu se dosáhne plynulého zastavení toku kapaliny v potrubí.

Zde se již jedná o některé nadstavbové funkce softstartérů, které odlišují jednotlivé produktové řady a předurčují je k různým aplikacím. ABB má ve své nabídce tři základní produktové řady softstartérů: PSR, PSE, PSTX.

Základní řadou jsou softstartéry PSR pro motory do 55 kW. Umožňují nastavit čas rozběhové a doběhové napěťové rampy a hodnotu počáteční úrovně napětí v rozmezí 40 až 70 % jmenovitého napětí. Speciální verze těchto softstartérů nese označení PSRC a je vyvinuta výhradně pro rozběh spirálových kompresorů s pevně nastavenými hodnotami doby rozběhu 0,5 sec a startovacího napětí 55 % Un. Toto nastavení se při testech ve spolupráci s výrobci spirálových kompresorů ukázalo jako optimální z hlediska životnosti spirálových kompresorů.

Prostřední řada PSE umožňuje ovládat motory do 200 kW a vyznačuje se funkcí momentového řízení pro plynulou změnu točivého momentu motoru čerpadel potřebného pro ochranu vodovodní infrastruktury. Má zabudovanou nadproudovou ochranu třídy 10A, 10, 20 a 30. Softstartér též dokáže odhalit odlehčení motoru při příliš nízké zátěži. To se hodí u čerpadel používaných třeba ve studnách, kdy chod naprázdno u prázdné studny by mohl zničit motor čerpadla. Naopak pokud by se do lopatek čerpadla připletly kořeny, softstartér to odhalí díky detekci zablokování motoru a čerpadlo odstaví dříve, než by se zničilo.

Konečně nejpokročilejší řada softstartérů PSTX je vhodná pro motory o velikosti až 710 kW a nabízí celou škálu doplňkových funkcí a ochran. Patří sem např. možnost krokového posunu motoru dopředu i dozadu, což lze využít např. při potřebě dostat do servisního otvoru lopatku velkého ventilátoru, kterou je nutné opravit či vyměnit. Díky klidové brzdě lze zabránit samovolnému otáčení ventilátoru vlivem proudění vzduchu, pokud je takovéto samovolné otáčení nechtěné či přímo nebezpečné (příkladem mohou být ventilátory v tunelech). Softstartér PSTX dokáže fungovat i v případě, kdy se poškodí jeden ze tří tyristorů. Výměnu poškozeného tyristoru tak je možné nechat až na plánovanou odstávku technologie a nenarušovat tak běžný provoz.

Tab: Přehled vlastností z modelových řad softstartérů
Tab: Přehled vlastností z modelových řad softstartérů

Nad rámec ochran integrovaných již v softstartéru PSE mají softstartéry PSTX navíc ochranu proti proudové a napěťové asymetrii, proti záměně fází, zemnímu spojení nebo umožňují připojení čidla teploty PTC/PT100 přímo od motoru. Integrace takového množství funkcí a ochran značně přispívá k omezení počtu přístrojů v rozváděči, což v důsledku sníží náklady na celý rozváděč a výrazně zkracuje čas na instalaci a uvedení do provozu. Zvolené funkce a ochrany totiž stačí v softstartéru jen aktivovat a nastavit bez nutnosti složitého propojování vodiči. Přehled dalších funkcí a ochran lze najit na webu ABB https://new.abb.com/low-voltage/cs/softstartery/pstx.

Pokud chce uživatel prodloužit životnost svých zařízení, může použít některý z uvedených softstartérů, s jejichž výběrem zástupci dodavatele rádi pomohou. Podrobnosti lze nalézt na stránce https://new.abb.com/low-voltage/cs/softstartery.