Softstarty Schneider Electric ATS430

Softstarty Schneider Electric Altivar ATS430 – nowoczesne sterowanie rozruchem silników

Rozruch silnika elektrycznego może powodować znaczne przeciążenia mechaniczne oraz duże skoki prądu w instalacji. W przypadku pomp, wentylatorów, sprężarek, przenośników czy mieszadeł gwałtowne uruchamianie silnika może prowadzić również do uderzeń hydraulicznych, zwiększonego zużycia elementów mechanicznych i skrócenia żywotności urządzeń.

Jednym z rozwiązań pozwalających ograniczyć te zjawiska są softstarty Schneider Electric Altivar ATS430. Jest to seria elektronicznych urządzeń przeznaczonych do sterowania rozruchem, zatrzymywaniem i pracą trójfazowych silników asynchronicznych.

ATS430 została zaprojektowana przede wszystkim z myślą o standardowych maszynach przemysłowych, w których istotne są płynny rozruch, ograniczenie obciążeń mechanicznych, niezawodność oraz możliwość integracji z systemem automatyki.

Czym jest softstart ATS430?

Altivar ATS430 jest soft startem wykorzystującym układ tyrystorowy oraz Torque Control System (TCS) firmy Schneider Electric. System ten umożliwia kontrolowanie momentu podczas przyspieszania, hamowania i zatrzymywania silnika.

Dzięki temu rozruch może przebiegać znacznie łagodniej niż w przypadku klasycznego uruchomienia silnika bezpośrednio z sieci.

Seria ATS430 obejmuje jeden zakres urządzeń pracujących przy napięciu zasilania 208–600 V AC, z prądami znamionowymi od 17 do 590 A. Napięcie zasilania części sterującej wynosi 110–230 V AC.

Softstart może być stosowany w układzie in-line, czyli bezpośrednio w torze zasilania silnika. Dokumentacja producenta przedstawia połączenie z siecią trójfazową L1/L2/L3 oraz wyjścia do silnika U1/V1/W1.

Najważniejsze zalety Altivar ATS430

Płynny rozruch i zatrzymanie

Jedną z najważniejszych funkcji ATS430 jest kontrola momentu obrotowego podczas rozruchu i zatrzymywania silnika.

Technologia TCS pomaga ograniczyć:

• naprężenia mechaniczne,
• gwałtowne zmiany momentu,
• przeciążenia elementów napędu,
• uderzenia hydrauliczne w instalacjach pompowych,
• skoki prądu podczas uruchamiania.

Jest to szczególnie istotne w przypadku pomp, wentylatorów, sprężarek, przenośników, mieszadeł i innych maszyn, w których gwałtowny rozruch może negatywnie wpływać na całą instalację.

Ograniczenie prądu rozruchowego

ATS430 pozwala na realizację rozruchu z możliwością ograniczenia prądu. Producent podaje możliwość uzyskania do 700% prądu znamionowego silnika podczas rozruchu bez wyzwolenia zabezpieczenia softstartu.

Dodatkowo urządzenie wyposażono w funkcję Boost, która może być wykorzystana do pokonania zwiększonego momentu wymaganego np. przy zablokowanym wale lub dużym tarciu.

Ograniczenie szczytów prądowych podczas uruchamiania pomaga również zmniejszyć obciążenie sieci zasilającej oraz ograniczyć spadki napięcia występujące podczas rozruchu dużych silników.

Gdzie stosować soft starty ATS430?

ATS430 została przeznaczona do pracy w standardowych aplikacjach przemysłowych. Producent wskazuje między innymi na:

• pompy odśrodkowe,
• wentylatory,
• sprężarki śrubowe,
• sprężarki odśrodkowe,
• przenośniki,
• mieszadła,
• mieszarki.

W praktyce softstart może być interesującą alternatywą dla bezpośredniego rozruchu silnika tam, gdzie nie jest wymagana regulacja jego prędkości w czasie normalnej pracy.

Jeżeli aplikacja wymaga natomiast płynnej regulacji prędkości obrotowej, zmiany częstotliwości lub zaawansowanego sterowania prędkością silnika, właściwszym rozwiązaniem może być falownik.

Szeroki zakres mocy i prądów

Seria ATS430 obejmuje urządzenia od 17 do 590 A, co pozwala wykorzystać ją zarówno w mniejszych maszynach przemysłowych, jak i w instalacjach z silnikami o znacznie większej mocy.

Przykładowe modele przedstawiono poniżej.

Wbudowany bypass – większa efektywność

Istotną cechą ATS430 jest zintegrowany bypass.

Po zakończeniu rozruchu układ bypassu pozwala ograniczyć straty mocy występujące podczas normalnej pracy urządzenia. Producent podaje sprawność ATS430 na poziomie powyżej 99,5%, przy wykorzystaniu zintegrowanego bypassu.

Zintegrowane przekaźniki bypassu w softstartach Schneider Electric ATS430 znacząco upraszczają proces instalacji. Dzięki nim nie ma potrzeby montowania zewnętrznego stycznika bypassowego ani prowadzenia dodatkowego okablowania. To rozwiązanie nie tylko oszczędza czas, ale również redukuje koszty związane z instalacją i konserwacją systemu.

Monitorowanie silnika i instalacji

ATS430 nie ogranicza się wyłącznie do funkcji łagodnego rozruchu.

Urządzenie oferuje funkcje monitorowania dotyczące między innymi:

• przeciążenia silnika,
• niedociążenia,
• zwarcia doziemnego,
• zaniku fazy,
• kolejności faz,
• czasu rozruchu,
• parametrów sieci,
• mocy czynnej i biernej,
• energii czynnej i biernej,
• napięcia,
• prądu,
• współczynnika mocy.

Dostępne jest również monitorowanie jakości energii, w tym zapadów napięcia oraz asymetrii napięcia i prądu.

Takie funkcje mogą być przydatne nie tylko podczas uruchamiania maszyny, ale również podczas późniejszej diagnostyki i utrzymania ruchu.

Diagnostyka stanu urządzenia

Schneider Electric zastosował w soft starterach ATS430 funkcje condition monitoring, których zadaniem jest wczesne wykrywanie nieprawidłowości w pracy wybranych elementów.

Monitorowane są między innymi:

• wentylatory chłodzące – na podstawie czasu pracy i prędkości obrotowej,
• przekaźniki bypassu – na podstawie liczby cykli i stopnia wykorzystania ich żywotności.

Informacja o wykrytym problemie może być sygnalizowana przez diodę LED, a odpowiednie wyjście przekaźnikowe może zostać przypisane do tej funkcji.

Dzięki temu ATS430 może wspierać przejście od konserwacji reaktywnej do bardziej przewidywalnego utrzymania urządzenia.

Komunikacja Modus

Altivar soft starter ATS430 posiada wbudowaną komunikację Modus, dzięki której softstart może zostać zintegrowany z systemem automatyki przemysłowej.

Komunikacja umożliwia wymianę informacji dotyczących parametrów pracy, diagnostyki oraz monitorowanych wartości.

Do konfiguracji i obsługi ATS430 można wykorzystać między innymi:

• wbudowany wyświetlacz tekstowy,
• opcjonalny terminal graficzny,
• DTM,
• oprogramowanie SoMove.

Producent przewidział również możliwość aktualizacji firmware urządzenia przy wykorzystaniu SoMove lub EcoStruxure Automation Device Maintenance poprzez port komunikacji szeregowej Modbus.

Integracja z EcoStruxure

ATS430 została zaprojektowana z myślą o integracji z ekosystemem Schneider Electric EcoStruxure.

Producent wskazuje między innymi na możliwość wykorzystania:

• EcoStruxure Motor Management Design,
• EcoStruxure Motor Control Configurator,
• EcoStruxure Power Monitoring Expert,
• EcoStruxure Architecture Builder.

Te narzędzia pomagają w wyborze softstartu, projektowaniu systemu zasilania, konfiguracji oraz analizie danych o energii.

Jest to szczególnie interesujące w przypadku rozbudowanych instalacji przemysłowych, w których softstart stanowi część większego systemu automatyki i zarządzania energią.

Temperatura pracy ATS430

Seria ATS430 została zaprojektowana do pracy w szerokim zakresie temperatury otoczenia:

-25°C do +60°C.

Praca w zakresie od -25°C do +40°C odbywa się bez redukcji prądu znamionowego. Powyżej 40°C producent przewiduje derating na poziomie 1% prądu znamionowego na każdy dodatkowy stopień Celsjusza.

Przykładowo urządzenie pracujące przy temperaturze otoczenia 50°C będzie wymagało uwzględnienia redukcji dopuszczalnego prądu.

Podczas projektowania szafy sterowniczej należy również uwzględnić straty mocy softstartu i odpowiednie chłodzenie. Dokumentacja ATS430 zawiera szczegółowe wytyczne dotyczące projektowania termicznego obudowy.

Niezawodność i łatwiejszy serwis

Schneider Electric zwraca szczególną uwagę na trwałość serii ATS430. Konstrukcja urządzenia została opracowana z uwzględnieniem warunków termicznych, mechanicznych, chemicznych i elektrycznych występujących w środowisku przemysłowym.

W dokumentacji wskazano między innymi zakres temperatury -25…60°C, technologię połączeń EverLink oraz zgodność z określonymi klasami środowiskowymi IEC 60721-3-3.

Istotna jest również możliwość prowadzenia diagnostyki oraz wymiany wybranych elementów. Producent przewiduje dostępność części eksploatacyjnych, takich jak wentylatory i blok sterowania, a także części zamiennych przeznaczonych do obsługi serwisowej.

Cyberbezpieczeństwo w automatyce przemysłowej

Współczesne urządzenia automatyki coraz częściej są podłączane do sieci przemysłowych, dlatego ważnym elementem projektu jest również cyberbezpieczeństwo.

ATS430 posiada funkcje związane z bezpieczeństwem dostępu, między innymi:

• zarządzanie kontami użytkowników,
• uwierzytelnianie,
• autoryzację opartą na rolach,
• możliwość ograniczania portów i funkcji,
• zabezpieczoną aktualizację firmware,
• funkcje związane z obsługą zdarzeń cyberbezpieczeństwa.

Dokumentacja producenta odnosi się również do standardu IEC 62443 dotyczącego cyberbezpieczeństwa systemów automatyki i sterowania przemysłowego.

ATS430 a klasyczny rozruch bezpośredni

Zastosowanie softstartu pozwala przede wszystkim kontrolować sposób uruchamiania i zatrzymywania silnika.

W przypadku rozruchu bezpośredniego silnik jest podłączany bezpośrednio do sieci, co może powodować duży prąd rozruchowy oraz gwałtowny wzrost momentu.

ATS430 umożliwia natomiast kontrolowany rozruch, dzięki czemu można ograniczyć obciążenie:

sieci → silnika → przekładni → elementów mechanicznych → całej maszyny.

W aplikacjach pompowych kontrolowane zatrzymanie może dodatkowo ograniczać gwałtowne zmiany przepływu i związane z nimi zjawiska hydrauliczne. Producent wskazuje na możliwość ograniczenia zużycia mechanicznego oraz tzw. fluid shocks.

Softstart czy falownik?

ATS430 jest szczególnie interesującym rozwiązaniem wtedy, gdy głównym celem jest łagodny rozruch i zatrzymanie silnika, natomiast podczas normalnej pracy nie ma potrzeby płynnej regulacji jego prędkości.

Można przyjąć uproszczoną zasadę:

Dobór pomiędzy softstartem i falownikiem powinien zawsze wynikać z wymagań konkretnej maszyny.

Jak dobrać odpowiedni ATS430?

Podstawowym parametrem przy doborze softstartu jest prąd znamionowy silnika. Dokumentacja producenta wskazuje, że znamionowy prąd silnika nie może przekraczać znamionowego prądu roboczego Ie softstartu.

Przy wyborze należy uwzględnić również:

1. napięcie zasilania,
2. moc i prąd znamionowy silnika,
3. charakter obciążenia,
4. częstotliwość rozruchów,
5. czas rozruchu,
6. temperaturę otoczenia,
7. sposób montażu i chłodzenia,
8. wymagane zabezpieczenia,
9. sposób sterowania,
10. wymagania dotyczące komunikacji z systemem automatyki.

Katalog Schneider Electric zawiera również gotowe zestawienia softstartów z wyłącznikami oraz stycznikami dla różnych mocy silników. Przykładowo dla zasilania 500 V model ATS430D17S6 jest wskazany dla silnika 9 kW w konfiguracji Normal Duty.

Schneider Electric Altivar ATS430 to seria softstartów przeznaczonych do sterowania trójfazowymi silnikami asynchronicznymi w standardowych aplikacjach przemysłowych.

Najważniejsze cechy serii to:

• zakres napięcia 208–600 VAC,
• prąd znamionowy 17–590 A,
• sterowanie momentem TCS,
• płynny rozruch i zatrzymanie,
• funkcja Boost,
• zintegrowany bypass,
• sprawność powyżej 99,5%,
• monitorowanie parametrów silnika i instalacji,
• diagnostyka stanu wentylatorów i bypassu,
• komunikacja Modbus,
• integracja z EcoStruxure,
• możliwość aktualizacji firmware,
• funkcje cyberbezpieczeństwa,
• szeroki zakres temperatury pracy od -25°C do +60°C z deratingiem powyżej 40°C.

ATS430 może być dobrym rozwiązaniem dla przedsiębiorstw, które chcą ograniczyć skutki gwałtownego rozruchu silników, zwiększyć trwałość maszyn i jednocześnie zachować prostszą konstrukcję napędu niż w przypadku zastosowania falownika.