Wstęp

W pracy maszyn wyróżnia się fazę rozruchu i fazę pracy ustalonej. W trakcie rozruchu, moment silnika musi być większy niż moment oporowy napędzanego mechanizmu. W przypadku maszyn przemysłowych o ciężkim rozruchu, stosuje się asynchroniczne silniki pierścieniowe. Taki stan rzeczy wynika z faktu, że silniki pierścieniowe, przy zerowej prędkości, zapewniają moment nawet o trzykrotnej wartości momentu znamionowego, co stanowi dwukrotnie większą wartość w stosunku do silników klatkowych. Ponadto silniki te, w trakcie rozruchu, pobierają ponad dwukrotnie mniejszy prąd z sieci zasilającej. W układach napędowych z asynchronicznymi silnikami pierścieniowymi, w trakcie rozruchu, prędkość obrotowa regulowana jest poprzez wyłączanie kolejnych stopni rezystora rozruchowego wraz z nabieraniem prędkości przez maszynę elektryczną. Relatywnie niski koszt takiego rozwiązania sprawia, że urządzenia tego typu są nadal stosowane w zakładach przemysłowych. Dawniej do wyłączania kolejnych stopni rezystora rozruchowego stosowano przekaźniki czasowe. Rozwiązanie to jednak posiada szereg wad takich, jak nieoptymalny rozruch oraz skrócenie żywotności silnika, na skutek dużych prądów mogących występować podczas rozruchu. Zastosowanie sterownika załączającego stopnie rozruchowe na podstawie aktualnej wartości częstotliwości prądu indukowanego w uzwojeniu wirnika silnika przekłada się bezpośrednio na wydłużenie okresu eksploatacji silnika oraz urządzeń zeń sprzęgniętych. Układy napędowe oparte o asynchroniczne silniki pierścieniowe stosuje się także w maszynach wymagających regulacji prędkości, tj. windach górniczych, suwnicach, wózkach jezdnych.


Opis automatycznego rozrusznika oporowego serii ARE

Rozruszniki serii ARE są w pełni automatycznymi urządzeniami służącymi do rozruchu i/lub regulacji prędkości asynchronicznych silników pierścieniowych. Przełączanie stopni oporowych odbywa się automatycznie w zależności od obrotów silnika mierzonych poprzez zmianę częstotliwości na jego uzwojeniu wtórnym. Rozruszniki ARE wyposażone są w mikroprocesorowe sterowniki MCR kontrolujące proces rozruchu oraz regulacji prędkości silnika.


Budowa elektryczna rozrusznika automatycznego - schemat elektryczny.

Charakterystyka napędów z zastosowaniem automatycznego rozrusznika oporowego

-	Bardzo duża niezawodność układu

-	Możliwość pracy w bardzo trudnych warunkach,

-	Niższa cena całego układu napędowego w stosunku do rozwiązania z zastosowaniem falownika,

-	Prostsza obsługa i eksploatacja urządzenia w stosunku do układu z falownikiem,

-	Urzytkownik otrzymuje kompletne rozwiązanie umożliwiające sterowanie asynchronicznym silnikiem pierścieniowym.

Opis sterownika MCR sterującego rozrusznikiem

Mikroprocesorowy Częstotliwościowy Regulator jest nowoczesnym cyfrowym kontrolerem sterującym procesem rozruchu oraz zapewniającym stopniową regulację prędkości obrotowej asynchronicznych silników pierścieniowych. Głównym zadaniem urządzenia jest pomiar aktualnej wartości częstotliwości prądu indukowanego w uzwojeniu wirnika silnika oraz przełączanie właściwych stopni rozruchowych, odpowiadających zmierzonej częstotliwości. Urządzenie automatycznie zapewnia płynny i optymalny rozruch maszyny, przy zmieniającym się obciążeniu, co jest niewątpliwą zaletą w stosunku do stosowanych niegdyś rozwiązań opartych o przekaźniki czasowe. Należy zauważyć, że po naciśnięciu przez operatora przycisku załączającego, rozruch odbywa się w pełni automatycznie. Sterownik może obsługiwać nawet osiem stopni rozruchowych – posiada wbudowanych osiem w pełni konfigurowalnych niezależnych programowych przekaźników, z których każdy może pełnić rolę przekaźnika częstotliwościowego, czasowego bądź łączonego (częstotliwościowo-czasowego). Ponadto dla poszczególnych przekaźników można ustawić blokadę wyzwalaną sygnałem zewnętrznym bądź skonfigurować sterownik przekaźników, umożliwiający aktywację przekaźników indywidualnymi sygnałami zewnętrznymi. Warto podkreślić, że wymieniony sterownik przekaźników pozwala na wykorzystanie kontrolera do stopniowej regulacji prędkości obrotowej asynchronicznych silników pierścieniowych, co znajduje zastosowanie np. w windach górniczych oraz w suwnicach. W sterowniku zastosowano wyjścia tranzystorowe, co przekłada się na mniejszą awaryjność urządzenia; przekaźniki elektromechaniczne instalowane są bezpośrednio w szafie elektrycznej, co ułatwia ich ewentualną wymianę. MCR oferuje także wiele dodatkowych funkcji, dzięki którym stanowi on kompletne rozwiązanie umożliwiające optymalny rozruch, hamowanie i zatrzymanie asynchronicznego silnika pierścieniowego. Do regulatora można podłączyć szereg czujników oraz przełączników, w tym czujniki temperatury, wyłącznik awaryjny, przyciski wyboru kierunku załączenia silnika oraz przycisk zatrzymania. MCR umożliwia sterowanie układem chłodzenia rezystorów w trybie czasowym bądź temperaturowym. W przypadku rezystorów chłodzonych olejem, można wykorzystać funkcję sterownika służącą do kontroli poziomu oleju i jego temperatury. W MCR zastosowano system zabezpieczający od utyku, którego zadaniem jest awaryjne wyłączenie sterowania w sytuacji, gdy na skutek zbyt ciężkiego rozruchu silnik nie jest w stanie wystartować. Ponadto w regulatorze została zaimplementowana funkcja histerezy oraz dwa algorytmy filtrów cyfrowych mające za zadanie wyeliminowanie niekorzystnych zjawisk mogących występować na skutek ewentualnych zakłóceń w nieprzyjaznym środowisku przemysłowym. Sterownik posiada graficzny wyświetlacz LCD, na którym w przystępny sposób wyświetlana jest informacja o aktualnym stanie urządzenia. Operator może zapoznać się z aktualną wartością częstotliwości prądu indukowanego w uzwojeniu wirnika silnika bądź sprawdzić, który stopień rozruchowy jest aktualnie załączony. Ponadto, na wyświetlaczu wykreślany jest na bieżąco przebieg obrazujący zmiany wartości częstotliwości w funkcji czasu, dzięki czemu można kontrolować proces rozruchu silnika, bez potrzeby stosowania dodatkowych urządzeń pomiarowych. Wszelkich ustawień parametrów technologicznych dokonuje się za pomocą intuicyjnego menu wypisującego wszelkie komunikaty w języku polskim. Dostęp do menu może być zabezpieczony hasłem. Obsługa urządzenia ma dostęp do diagnostycznej funkcji odczytu historii zdarzeń, które ostatnio miały miejsce podczas rozruchu. Sterownik MCR może zostać zamontowany w miejscu dogodnym dla obsługi, bądź może być zabudowany w szafie elektrycznej z obwodem siłowym. Urządzenie dostarczane przez firmę Simet wyposażone jest w gniazdo umożliwiające podłączenie do zdalnego pulpitu operatorskiego z przyciskami sterowniczymi.

Układ siłowy (rezystorowy) rozrusznika

Do rozrusznika w zależności od potrzeby mogą zostać zastosowane różne typy układów siłowych:

-

Układ siłowy oparty na rezystorach płytowych. Charakteryzuje się on dużą przeciążalnością prądową, łatwością chłodzenia wymuszonego, przez co zapewnia możliwie największą liczbę rozruchów na godzinę. Układ stosowany jest do silników o mocy od 250kW. Rezystory zabudowane w obudowie IP23, przez co nie nadaje się on do pracy w atmosferach wybuchowych

-	Układ siłowy oparty na rezystorach taśmowych. Zapewnia dużą możliwość przeciążalności prądowej. Najczęściej stosowany do rezystorów rozruchowych. Układ stosowany jest do silników o mocy od 100kW. Rezystory zabudowane w obudowie IP23, przez co nie nadaje się on do pracy w atmosferach wybuchowych

-	Układ siłowy oparty na rezystorach w izolacji olejowej. Zapewnia możliwość stosowanie w atmosferach gdzie istanieje zagorożenie wybuchem. Wadą tego układu jest to, że ma ograniczoną liczbę rozruchów na godzinę: 2 - 4

Dobór układu siłowego (oporów) rozrusznika

Dobór układu siłowego, czyli parametrów rezystorów rozruchowych dokonywany jest przez producenta. Do prawidłowego doboru rezystorów rozruchowych należy podać następujące dane:

-	Typ silnika

-	Moc silnika [kW]

-	Dane wirnikowe silnika: U2 [V], A2 [A]

-	Obroty silnika [obr./min.]

-	Rodzaj pracy [%]

-	Przeznaczenie maszyny opisujące jak bardzo ciężki jest rozruch.