Станции управления, защиты и автоматизации с частотными преобразователями серии СТУ3, СТУ5, СТУ6

Станции управления , защиты и автоматизации с частотными преобразователями серии СТУ3, СТУ5, СТУ6.

Назначение

Станции управления асинхронными электродвигателями серии СТУ3, СТУ5 и СТУ6 (далее по тексту просто СТУ) представляют собой комплектные низковольтные устройства, обеспечивающие комплексную защиту и автоматизацию управления по заданным технологическим параметрам, в том числе плавный пуск, реверс, плавную остановку и регулирование частоты вращения и момента в заданном диапазоне на валу одного или нескольких трехфазных асинхронных электродвигателей, в том числе их каскадное включение посредством преобразователей частоты. Станции управления асинхронными электродвигателями серии СТУ соответствуют требованиям ТУ3434-010-33874352-2015, номер сертификата № ТС RU C-RU.МЮ62.В.01738. Основной принцип действия основан на управлении моментом двигателя путем взаимосвязанного управления напряжением в статоре асинхронного двигателя при изменении частоты переменного тока, подаваемого на него. Двигатель может работать с частотой вращения от нуля до номинальной скорости, на которую он рассчитан. Это важно тем, что в некоторых применениях необходимо изменять частоту вращения привода с течением времени или точно выдерживать параметры технологического процесса, поддерживая заданные обороты механизма технологической установки.Станции управления объединяют функции управления и защиты двигателей и механизмов от недопустимых режимов работы, а также интегрирования в состав систем автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП). Эти функции отвечают наиболее частым применениям, главным образом, в строительной, пищевой, химической и нефтеперерабатывающих отраслях для центробежных механизмов, насосных агрегатов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров и станочных приводов. Преимущества питания асинхронных электродвигателей от станций серии СТУ:

• благодаря ограничению пускового тока двигателя, исчезают выбросы и провалы напряжения питающей сети, тем самым уменьшаются электромеханические и тепловые нагрузки на проводники и их изоляцию. Привод перестает влиять на другие приборы, подключенные к используемой сети;
• преобразователь частоты, управляя электродвигателем, может поддерживать какие-либо технологические параметры, на заданном уровне не прибегая к каким либо другим способам регулирования скорости вращения привода, тем самым позволяет избежать сложности в применении, обслуживании и эксплуатации и повысить качество и диапазон регулирования, не говоря об экономичности и надёжности работы устройства;

Станции управления серии СТУ это экономичное решение, позволяющее:

• уменьшить стоимость эксплуатации механизмов путем снижения механического износа и улучшения эксплуатационной готовности оборудования;
• уменьшить стоимость эксплуатации механизмов путем оптимизированного потребления электроэнергии (экономия до 60%) и значительно большей комфортности эксплуатации;
• свести к минимуму вероятность возникновения волн сжатия при пуске вентиляторов и насосов и практически исключить вероятность разрыва трубопроводов;
• уменьшить нагрузки на редукционные механизмы, приводные ремни, подшипники;
• уменьшить вероятность повреждения изделий на конвейере при его пуске и останове;
• уменьшить влияние пуска двигателей на питающую сеть за счет ограничения бросков тока и провалов напряжения в сети;
• обеспечить функции локальной автоматизации и интегрировать станции управления СТУ в сложные АСУ.

Функции электропривода

• возможность осуществления ручного или автоматического управления с панели или удаленного пульта управления станцией;
• визуальный контроль за режимами работы оборудования;
• поддержание перегрузочного момента, развиваемого во время плавного ускорения и замедления, регулирование частоты вращения, уменьшение ударных нагрузок;
• возможность настройки времени разгона/торможения; момента и других характеристик, необходимых для наиболее оптимального использования ресурсов электропривода, в том числе определение двух граничных значений частот, допустимых для механической установки;
• исключение критической скорости, вызывающей возникновение явления механического резонанса;
• возможность запуска нескольких двигателей, одновременно или каскадно, в зависимости от типовой схемы;
• подхват двигателя «на ходу» вне зависимости от направления вращения, автоматический повторный пуск, выдержка времени перед повторным пуском, контроль времени пуска;
• возможностью задания графика включения и выключения каждого из двигателей по времени (при наличии модуля автоматизации);
• пошаговая работа (JOG);
• переключение предварительно заданных частот вращения;
• управление по изменению технологического параметра с помощью ПИ, ПИД регулятора (абсолютное давление, перепад давления, расход, уровень и т.д.) с использованием датчика, подключаемого к аналоговому входу;
• возможность шунтирования преобразователя частоты с помощью обходного контактора с сохранением необходимых функций защиты электродвигателя;
• перевод на работу в обход преобразователя частоты при выходе последнего из строя (для ответственных применений);
• счетчики энергии и времени наработки;
• уменьшение шума двигателя.

Функции защиты двигателя и механизма

• максимально-токовая мгновенного действия;
• максимально-токовая с зависимой временной характеристикой, встроенная постоянно рассчитываемая тепловая защита двигателя;
• температурная с помощью терморезисторов от перегрева двигателя, встраиваемых в электродвигатели для контроля их температуры;
• температурная от перегрева силовых IJBT-транзисторов преобразователя частоты;
• от длительной работы на холостом ходу (от срыва насоса или обрыва приводного ремня);
• от затянувшегося пуска;
• от перегрузки по току в установившемся режиме;
• от изменения порядка чередования фаз питающей сети;
• от обрыва фазы питающей сети или электродвигателя;
• от повторного пуска в течении заданного времени;
• немедленное отключение электродвигателя в случае поступления аварийного сигнала, как с пульта управления, так и от внешних устройств;
• защита приводного механизма посредством пропуска резонансных частот;
• возможность выбора типа остановки: остановка на выбеге (без торможения), остановка двигателя с замедлением под контролем момента (насосные установки), динамическое торможение постоянным током (механизмы с большим моментом инерции).
• Функции интегрирования в системы автоматизации
• при наличии модуля учёта — учет потребляемой электрической энергии и передачи сигналов телеметрии в АСКУЭ верхнего уровня;
• при наличии модуля автоматизации — возможность выполнения функции локальной автоматизации технологического процесса.
• при наличии модуля автоматизации — возможность передачи аварийных сигналов в АСУ верхнего уровня;
• при наличии модуля автоматизации — возможность приёма и обработки управляющих сигналов из АСУ верхнего уровня;
• при наличии модуля коммуникации — отображение электрических параметров, состояния нагрузки и времени работы, возможность удаленного конфигурирования и управления с удалённой рабочей станции АРМ;
• при наличии модуля коммуникации — коммуникационные возможности для подключения к сетям Ethernet, Fipio, DeviceNet, Profibus DP;
• при наличии модуля оператора — выносной терминал, устанавливаемый на дверь шкафа;
• встроенный последовательный порт RS485 для подключения к шине с протоколом ModBus RTU;
• защита информационных линий барьерами искрозащиты для датчиков находящихся во взрывоопасной зоне (оговаривается в заказе отдельно);

По согласованию с заказчиком набор выполняемых модулем автоматизации функций может быть расширен или изменен, например накапливание информации (с интервалом в 5 минут) для последующей передачи в компьютер значений питающего напряжения, тока и загрузки электродвигателя при работе в течение 7 суток. Конструкция Конструкция типовой станции управления СТУ представляет собой металлический шкаф для настенного или напольного монтажа необходимой степени защиты IР по ГОСТ 14254-96 с односторонним обслуживанием. Конструкция шкафа обеспечивает легкий доступ к узлам в процессе монтажа и наладки. В зависимости от типовой схемы в шкаф устанавливаются силовые коммутационные аппараты, защитные устройства, устройства автоматизации и непосредственно преобразователь частоты и устройство плавного пуска. С лицевой стороны на дверце шкафа расположены органы управления и сигнализации, такие как: кнопка сброса защит, кнопки выдачи команд на пуск и останов электропривода, индикатор наличия силового напряжения питающей сети, сигнальная арматура «Готовность», «Пуск» или «Вперед», «Назад», «Окончание пуска», «Перегрузка», «Авария», переключатели режимов работы, амперметры, выносной терминал, терминал модуля автоматизации (HMI) и прочие.Кабели ввода и вывода силовых цепей могут быть расположены как снизу, так и вверху шкафа. В качестве несущих конструкций используются малогабаритные навесные шкафы, а также шкафы серии Sarel, производства Schneider Electric.Защита силовой цепи от коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.Однолинейные типовые схемы, описание принципа работы и возможного применения каждой приводятся в табл.5.2.1 номенклатурного каталога «ПУ Казаньэлектрощит». Габаритные и установочные размеры станций управления серии СТУ в зависимости от типового номера схемы и типового индекса мощности представлены в номенклатурном каталоге ООО«ПУ Казаньэлектрощит». Диапазоны доступных мощностей и соответствующие номинальные напряжения управляемых двигателей указаны в табл.1 .

Характеристики	СТУ3	СТУ5		СТУ6
Номинальное напряжение силовой питающей сети, В/ Мощность двигателя, кВт	3-х фазное от 380 до 460 (+10/-10%)/ от 0,75 до 315;	1 фазное от 200 до 240 (+10/-10%)/ от 0,37 до 2,2;		3-х фазное от 380 до 460 (+10/-10%)/ от 75 до 630;
		3-х фазное от 380 до 500 (+10/-10%)/ от 0,75 до 75;
Алгоритм управления	SVC, U/f	SVC, U/f и F VC		SVC, U/f и F VC
Выходная частота (Гц)	0,1-500	0,1-500		0,1-500
Частота коммутации (кГц)	0,5-16	0,5-16		2,5-10
Перегрузочная способность (%Mn/в течении)	110 (60с)	200 (2с)170 (60с)		180 (2с)150 (60с)
Диапазон регулирования скорости	10	100		100
Коммуникационные возможности	RS-485 (Modbus RTU), Modbus Plus, Fipio, Unitelway, Interbus-S, Profibus DP, AS-i, CANopen, Ethernet, DeviceNet, Lonworks	RS-485 (Modbus RTU), Modbus Plus, Fipio, Unitelway, Interbus-S, Profibus DP, AS-i, CANopen, Ethernet, DeviceNet, Lonworks		RS-485 (Modbus RTU), Modbus Plus, Profibus DP
Рекомендуемые применения	вентиляторы и установки для кондиционирования воздуха;насосы и компрессоры.	подъемное и транспортное оборудование;фасовочно-упаковочное оборудование.		конвейеры;дробилки;подъемное и транспортное оборудование.

Таблица 1. Характеристики и применения станций управления СТУ Структура условного обозначения

СТУXX ХХХ-XXX XX-XX УХЛ4	Станция управления электродвигателями
СТУXХ ХХХ-XXX XX-XX УХЛ4	Код серии СТУ в зависимости от применения:3 — преобразователи частоты для применений систем отопления, вентиляции, водоснабжения и кондиционирования воздуха (HVAC-применения);5, 6 — преобразователи частоты для общего применения
СТУXXХХХ-XXX XX-XX УХЛ4	Код производителя комплектующих:8 — устройства плавного пуска Altistart48 производства фирмы Schneider Electric, силовая низковольтная коммутационная аппаратура отечественная;9 — все комплектующие входящие в состав СТУ4 производства фирмы Schneider Electric;
СТУXX ХХХ-XXX XX-XX УХЛ4	Тип коммутации силовых цепей:0 — без обходных контакторов, позволяет управлять электродвигателями, но при этом нет возможности переключения на работу через обходной контактор;1 — с обходными контакторами, позволяет управлять электродвигателями и при этом есть возможность переключения на работу через обходной контактор;
СТУXX ХХХ-XXX XX-XX УХЛ4	Количество управляемых электродвигателей:1 — количество двигателей 1;2 — количество двигателей 2;3 — количество двигателей 3;4 — количество двигателей 4;
СТУXX ХХХ-XXXXX-XX УХЛ4	Исполнение по номинальной мощности (табл.5.2.2 раздела 5.2 номенклатурного каталога «ПУ Казаньэлектрощит»);
СТУXX ХХХ-XXXXX-XX УХЛ4	Исполнение по напряжению силовых цепей: 33 — 3-х фазное 380/400 В;
СТУXX ХХХ-XXX XX-XXУХЛ4	Степень защиты по ГОСТ 14254-96: 31 — IP31; 54 — IP54;
СТУXX ХХХ-XXX XX-XXУХЛ4	Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Оформление заказа При формулировании заказа необходимо дополнительно указать:

• при наличии модуля учёта У1, указать как производить учёт: по одному из вводов, раздельно по двум вводам, по общей нагрузке (при наличии модуля АВР В1), также желательно указать тип желаемого счётчика;
• наличие измерительной аппаратуры (модули М1..М4);
• при наличии модуля автоматизации А1, описать алгоритм управления каждым из двигателей;
• при наличии модуля коммуникации К1, указать тип коммуникационной шины;
• дополнительные органы управления и сигнализации, которые должна содержать станция управления.

Возможна поставка нетиповых станций управления по индивидуальным требованиям заказчика. Они могут поставляться совместно с другой коммутационной аппаратурой, в том числе имеется возможность совместного использования различных программируемых логических контроллеров с подключением к коммуникационным шинам (Modbus, ProfibusDP, Ethernet, FIPIO, DeviceNet и других.).При оформлении заявки на нетиповые станции управления необходимо заполнить предлагаемый опросный лист на нетиповые станции управления СТУ. При заказе станции управления с контроллером набор выполняемых функций согласовывается с предприятием-изготовителем.