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使用軟啟動器ATS480系列單元解決電機加電和網(wǎng)絡安全問題(VW3A1113)

來源:
2024-03-25
類別:工業(yè)控制
eye 170
文章創(chuàng)建人 拍明芯城

  作者:Bill Schweber

  由交流電源供電、額定功率為數(shù)十至數(shù)百馬力 (HP) 的三相異步電機是許多商業(yè)和工業(yè)應用的驅(qū)動力。它們的電機驅(qū)動電流通常為約 10 安培 (A) 至超過 1000 A,線路電壓從略高于 200 伏交流電 (VAC )到高達 700 伏交流電。設計人員面臨的問題是,啟動時會產(chǎn)生較大的浪涌電流,這可能會損壞電機并影響負載。

  交流線路和電機之間的軟啟動器控制單元通過管理電機啟動加速度和扭矩來控制浪涌電流,從而優(yōu)化電機性能并最大限度地減少不良后果。更先進的軟啟動器添加了復雜的功能,以最大限度地提高性能,提供電氣和熱保護,包括一套強大的連接選項,并防止網(wǎng)絡攻擊。

  本文概述了軟啟動器的功能。然后介紹并展示如何應用施耐德電氣的Altivar 軟啟動器 ATS480控制單元。

  軟啟動器功能

  軟啟動器與電機一起使用,以減少啟動過程中的浪涌電流并控制過渡期間的扭矩。它逐漸增加施加到電機上的電壓,從而以最小的加加速度(加速度的變化率)實現(xiàn)平穩(wěn)加速。

  起動器通常提供允許用戶調(diào)整起動扭矩和加速時間的措施,以適應不同的應用。它們可以顯著降低啟動電流以實現(xiàn)脫離并在加速過程中阻止電流。

  較新的軟啟動器提供了額外的功能,可提高效率、使用動態(tài) PF 校正保持高功率因數(shù) (PF)、增強電氣安全、檢測線路和電機異常、提供網(wǎng)絡連接并解決網(wǎng)絡安全問題。

  施耐德電氣的 Altivar 軟啟動器 ATS480 系列是最先進軟啟動器功能和特性的一個示例(圖 1)。

  

施耐德電氣 Altivar 軟啟動器 ATS480 系列圖片


  圖 1:Altivar 軟啟動器 ATS480 系列在其核心功能的基礎上添加了許多高級功能。 (圖片來源:施耐德電氣)

  這些裝置包含六個晶閘管和扭矩控制算法,可控制功率高達 900 千瓦 (kW) 的三相鼠籠式異步電機的加速、減速和停止。該系列的多種型號支持 208 至 690 伏的工作電壓和 17 至 1200 A 的電流。所有裝置均符合定義性能、安全性、效率、電磁兼容性 (EMC)、污染的全球標準、認證和監(jiān)管要求等級、沖擊和振動。

  ATS480 裝置包含許多不同類型的線路、啟動器和負載保護,包括:

  缺相(線路)

  集成熱保護(電機)

  熱保護(啟動器)

  電流過載(電機)

  欠載(電機)

  啟動時間過長,堵轉(zhuǎn)(電機)

  電機缺相(電機)

  線路電源缺相(線路、電機)

  通過直接連接到正溫度系數(shù) (PTC) 熱敏電阻或鉑 100 (PT100) 2 或 3 線電阻溫度檢測器 (RTD) 探頭進行熱保護(電機)

  有多種電路連接可能性可以滿足目標應用的不同需求。例如,一種基本配置以本地控制為目標,即使在遠程控制的情況下,也希望在錯誤重置后需要手動干預才能重新啟動(圖 2)。此時,操作員按下 S3 按鈕即可重新啟動。

  

軟啟動器接線選項圖


  圖 2:所示為軟啟動器的眾多接線選項之一;錯誤重置后,用戶需要通過按 S3 手動啟動重新啟動。 (圖片來源:施耐德電氣)

  表 1 中定義了組件名稱的具體信息。

  

圖 2 的元件名稱表


  表 1:所示為圖 2 的組件名稱。(圖片來源:施耐德電氣)

  ATS480 裝置還具有離散常開 (NO) 和常閉 (NC) 機電繼電器觸點,額定電流為 2 A/250 V AC和 30 V 集電極開路數(shù)字輸出。這些觸點和輸出簡化了附加功能的實現(xiàn),例如指示燈或輔助設備。

  連接性和網(wǎng)絡安全

  除了先進的軟啟動器功能外,所有 ATS480 裝置還支持多種連接選項。每個 ATS480 單元都有兩個 RJ45 端口,用于連接配置和固件更新以及外部純文本或圖形顯示終端。此外,每個模塊還配備一個插槽,用于安裝額外的通信模塊,支持 Modbus TCP、以太網(wǎng)/IP、CANopen、PROFINET 或 PROFIBUS DP 格式。

  這種連接不可避免地會帶來安全問題。為了解決這些問題,該系列在各個單元中嵌入了網(wǎng)絡安全“最佳實踐”,以防止員工或承包商故意惡作劇(黑客攻擊)以及善意但粗心的活動。這些保護包括帳戶管理,包括用戶身份驗證和授權(quán)以及多層密碼保護。對各種端口、功能和來源也有刻意的限制。

  更高級別的安全性包括深入、主動的防御,以管理網(wǎng)絡安全相關(guān)事件,包括詳細的時間和用戶標記的活動日志。數(shù)字簽名固件和加密密鑰增強了已安裝固件和任何升級的真實性。這可確保在每個加電周期中使用有效的固件。

  還配備人機界面

  除了廣泛的連接性之外,許多軟啟動裝置還需要提供操作員即時和直接的訪問能力。此訪問從基本的運行和停止啟動開始,通過電機或裝置上或附近的離散、高度可見且標記清晰的開關(guān)啟動。這些通常是監(jiān)管安全標準所強制執(zhí)行的。

  為了實現(xiàn)這些要求,ATS480 裝置可以連接兩個獨立的運行和停止開關(guān)或單個運行/停止開關(guān)(圖 3)。

  

兩個獨立的停止和運行按鈕或一個雙重角色開關(guān)的示意圖


  圖 3:軟啟動器可通過接線使用兩個獨立的停止和運行按鈕或一個具有雙重作用的開關(guān)。 (圖片來源:施耐德電氣)

  對于基本設置、運行和詢問,設計人員可以使用VW3A1113八行純文本顯示終端(圖 4)。使用可用的 RJ45 連接器,可以將該端子連接并安裝在軟起動器的正面,或者使用遠程安裝附件安裝到外殼門上。

  

施耐德電氣VW3A1113純文本顯示終端圖片


  圖 4:VW3A1113 純文本顯示終端使用隨附的 RJ45 連接器連接到軟啟動器,并支持基本設置、運行和詢問功能。 (圖片來源:施耐德電氣)

  該多語言單元(英語、法語、西班牙語、意大利語、德語、中文,其他語言可通過下載)需要密碼登錄,以確保系統(tǒng)安全。連接后,它可用于:

  控制、調(diào)整和配置軟啟動器

  顯示電機當前值、輸入/輸出和機器數(shù)據(jù)

  存儲和下載配置

  將一個已通電軟起動器的配置復制到另一個已通電的軟起動器上

  對于更高級的診斷、控制、監(jiān)視和文件管理,施耐德的設備類型管理器(DTM) 和SoMove軟件可與基于 PC 的圖形終端顯示裝置一起使用。

  額定功率決定封裝、外形尺寸

  盡管 Altivar 軟啟動器 ATS480 系列中的單元提供相同的功能、功能、用戶界面和連接性,但它們的驅(qū)動功率水平有所不同。這決定了適當?shù)姆庋b和外形尺寸,通過查看該系列的最低和最高功率成員可以輕松看出這一點。

  ATS480D17Y (圖 5,左)額定用于通過 208 至 690 V交流線路供電和控制電流為17 A 的三相交流電機,并使用 110 至 230 V交流控制電源運行。它的尺寸為 275 毫米 (mm) 高、160 毫米寬、8 毫米深,重量略低于 5 公斤 (kg)。

  

施耐德電氣 Altivar 軟啟動器 ATS480 系列中最小(左)和最大(右)單元的圖片


  圖 5:Altivar 軟啟動器 ATS480 系列中最小的(左)和最大的(右)單元在功能上相似,但在當前的處理和重量規(guī)格方面涵蓋了廣泛的范圍。 (圖片來源:施耐德電氣)

  相比之下,ATS480M12Y (圖 5,右)在 208 至 690 V交流線路上的額定電流要強大得多,為 1200 A ,并使用 110 至 230 V 交流控制電源運行。雖然它的特性和功能與 17 A 裝置幾乎相同,但它要大得多,高 890 毫米、寬 770 毫米、深 329 毫米,重量為 115 公斤。

  結(jié)論

  軟啟動器是多相交流線路和大中型三相交流電機之間的重要紐帶,用于管理浪涌電流。施耐德電氣的 Altivar 軟啟動器 ATS480 系列支持 17 A 至 1200 A 的電機,具有廣泛的網(wǎng)絡連接和增強的網(wǎng)絡安全性。它們還提供各種功能來提高性能、安全性和可靠性。


責任編輯:David

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