Самым простым способом пуска асинхронных двигателей является прямое включение их в сеть. Однако при этом в момент пуска в цепи двигателя возникает большой пусковой ток, который значительно превышает номинальный. В маломощной сети этот ток может вызвать кратковременное понижение напряжения, что отражается на работе других потребителей энергии, включенных в эту сеть. Поэтому непосредственным включением в сеть запускают только двигатели малой мощности. При запуске двигателя большой мощности необходимо уменьшить пусковой ток. Для уменьшения пускового тока используют ряд способов. Рассмотрим некоторые из них.
Запуск двигателей с фазным ротором
Запуск двигателя с фазным ротором уже был кратко рассмотрен в разд. 8.5, а применяемая для этого схема включения изображена на рис. 8.7. Двигатели данного типа обладают очень хорошими пусковыми характеристиками. Для уменьшения пускового тока обмотка ротора замыкается на пусковой реостат. При включении реостата в цепь обмотки ротора ток в этой обмотке уменьшается, а следовательно, уменьшается и ток в обмотке статора, а также ток, потребляемый двигателем от сети.
Таким образом, при включении активного сопротивления в цепь ротора уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. После достижения ротором нормальной скорости реостат полностью выводится, т. е. обмотка ротора замыкается накоротко.
Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором
Для уменьшения пускового тока можно на время понизить напряжение на зажимах статора, включив для этого
последовательно с его обмоткой трехфазное индуктивное сопротивление (рис. 8.9).
При пуске замыкается рубильник Р1, и к обмоткам статора последовательно подключаются индуктивности. Это значительно уменьшает пусковой ток.
Когда скорость двигателя приближается к номинальной, замыкается рубильник Р2 — он закорачивает катушки индуктивности, и статор включается на полное напряжение сети. Уменьшение пускового тока, вызванное понижением напряжения на статоре, вызывает уменьшение пускового момента пропорционального квадрату напряжения на статоре. Например, при таком пуске уменьшение пускового тока в 2 раза будет сопровождаться уменьшением пускового момента в 4 раза. Для понижения напряжения на статоре вместо индуктивных сопротивлений можно использовать активные сопротивления реостатов, но это менее выгодно, так как связано с дополнительными потерями энергии в реостатах.
Мощные двигатели часто запускают с помощью автотрансформатора (рис. 8.10).
Следовательно, понижение напряжения автотрансформатором в к раз уменьшает пусковой ток в сети в к2 раз. В то же время пусковой момент, пропорциональный квадрату напряжения, уменьшается в k2 раз. Таким образом, благодаря применению автотрансформатора начальный вращающий момент уменьшается пропорционально линейному пусковому току, тогда как при поглощении части напряжения сопротивлением момент уменьшается пропорционально квадрату пускового тока.
Понижение напряжения на статоре на время пуска можно осуществить также посредством временного переключения обмоток статора, нормально работающих при соединении треугольником, на соединение звездой. При пуске обмотки статора соединяются звездой, благодаря чему фазное
напряжение уменьшается в корень из 3-х раз. Во столько же раз уменьшается и фазный пусковой ток:
Таким образом, переключение на звезду уменьшает пусковой линейный ток в 3 раза:
Практически такое переключение выполняется с помощью простого трехполюсного переключателя (рис. 8.11),
Этот способ запуска может быть применен для двигателя, обмотки статора которого при питании от сети данного напряжения нормально должны быть соединены треугольником.
Общим недостатком способов запуска асинхронных двигателей понижением напряжения на статоре и переключением обмоток статора со звезды на треугольник является значительное снижение пускового момента, который пропорционален квадрату фазного напряжения. Поэтому все эти способы запуска можно использовать только в тех случаях, когда двигатель запускается не под полной нагрузкой.
Реверсирование — это изменение направления вращения ротора двигателя. Как известно, направление вращения ротора зависит от направления вращения магнитного поля статора, поэтому для изменения направления вращения ротора следует изменить последовательность фаз (см. разд. 8.3). На практике это осуществляется путем перемены мест любых двух фаз. Для этого часто используют трехполюсные переключатели (рис. 8.12):
studfiles.net
С помощью снижения пускового момента и ограничения пускового тока используют метод пуска асинхронного двигателя переключение «звезда – треугольник». В первый момент пуска, напряжение к статорным обмоткам подключается по схеме «звезда» (Y). Как только двигатель разгоняется, его питание включается по схеме «треугольник» (∆).
Преимущества
Некоторые трехфазные двигатели на низкое напряжение с мощностью выше 5 кВт рассчитывают на напряжение 400 В при включении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при включении по схеме «звезда» (Y). Такая схема включения дает возможность производить пуск двигателя при меньшем напряжении. При пуске двигателя по схеме «звезда – треугольник» удается уменьшить пусковой ток, до 1/3 от тока прямого пуска от сети. Пуск по схеме «звезда – треугольник» особенно подходит для механизмов с большими маховыми массами, когда нагрузка набрасывается уже после разгона двигателя до номинальной скорости.
Недостатки пуска асинхронного двигателя переключением «звезда – треугольник»
При пуске двигателя переключением «звезда – треугольник» происходит также снижение пускового момента, приблизительно на 33%. Данный метод можно использовать только для трехфазных асинхронных двигателей, которые имеют возможность подключения по схеме «треугольник». В таком варианте существует опасность переключения на «треугольник» при слишком низкой частоте вращения, что вызовет рост тока до такого же уровня, что и ток при «прямом» пуске DOL.
Во время переключения со «звезды» на «треугольник» асинхронный электродвигатель может быстро снизить скорость вращения, для увеличения которой также потребуется резкое увеличение тока. На рисунке показана схема запуска двигателя с помощью пускателей KM1, KM2, KM3. Пускатель KM1,КМ2 включает электродвигатель по схеме «звезда». Через время, отведенное на запуск и выход двигателя на 50% номинальной скорости, отключается пускатель КМ2 и включается КМ3, переключая двигатель на «треугольник».
Пусковой момент и ток при пуске переключением «звезда – треугольник» значительно ниже, чем при прямом пуске.
Сравнение способа прямого пуска DOL и пуска с переключением «звезда – треугольник»
В данных диаграммах показаны пусковые токи для насоса, с трехфазным асинхронным двигателем мощностью 7,5 кВт методом прямого пуска (DOL) и пуска переключением «звезда – треугольник», соответственно. На рисунке видно, что способ прямого пуска DOL отличается большими пусковыми токами, но который через некоторое время уменьшается и становится постоянным.
Способ пуска переключением «звезда – треугольник» отличается меньшими низким пусковыми токами. Однако, в момент запуска при переходе от «звезды» к «треугольнику» происходят скачки токов. Во время пуска по схеме «звезда», через (t = 0,3 с), величина тока снижается. Однако, во время переключения со «звезды» на «треугольнику», через время t = 1,7 с, величина тока достигает уровня пускового тока при прямом пуске. Более того, скачок тока может стать ещё больше, так как во время переключения на двигатель не подаётся напряжение и двигатель теряет скорость перед подачей полного напряжения.
eprivod.com
Устройства плавного пуска выпускаются для асинхронных двигателей разной мощности. Многие модели нацелены конкретно на обеспечение разгона. Однако есть конфигурации, которые способны обеспечить плавную остановку двигателя. Используются пускатели чаще всего на конвейерах.
Также они устанавливаются на ленточных транспортерах. Для насосов они подходят идеально. Принцип действия моделей построен на постепенном понижении параметра токовой нагрузки. Для того чтобы разобраться в этом вопросе более детально, следует рассмотреть устройство простого стартера.
Реверсивная схема пуска асинхронного электродвигателя включает в себя трансформатор понижающего типа. Реле в данном случае устанавливается с высоковольтной обмоткой и может справляться с очень большой перегрузкой. Если рассматривать мощные модели, то у них имеются выпрямители.
Также схема пуска асинхронного электродвигателя предполагает применение резисторов подстроченного типа. В некоторых конфигурациях можно встретить трансиверы. Данные устройства предназначены для понижения тактовой частоты асинхронного двигателя. Таким образом, он способен прослужить много лет. Кенотроны у моделей часто используются со стабилизаторами.
Плавный пуск асинхронного электродвигателя за счет однофазного стартера происходит благодаря подаче напряжения на трансформатор. Далее оно подается на реле, где происходит преобразование. Большинство модификаций данного типа оснащены расширителями. Применяются они только кодовые, или коммутируемые. Для подключения асинхронного двигателя используются выходы.
Некоторые модификации продаются с регуляторами. Непосредственно выпрямители устанавливаются операционные. Параметр пороговой перегрузки моделей не превышает 40 А. В свою очередь, мощность их находится на уровне 5-10 кВт. Параметр напряжения питания колеблется от 100 до 220 В. По степени защиты однофазные модификации довольно сильно отличаются между собой. Некоторые из них являются уязвимыми к влаге или пыли, и это следует учитывать перед покупкой.
Двухфазные стартеры следует рассмотреть на примере общепроизводственных моделей. Данного типа электродвигатели асинхронные (трехфазные) технические характеристики имеют следующие: мощность 5-15 кВт, максимальная перегрузка 40 А, показатель входного напряжения 220 В. Якоря у модификаций используются с первичной обмоткой. В моделях используются трансформаторы понижающего типа. Также важно отметить, что реле устанавливаются со стабилизаторами. Модуляторы для данных устройств подходят только ортогональные. Модификации с резисторами встречаются очень редко.
Плавный пуск асинхронного электродвигателя при помощи трехфазных стартеров происходит быстро. Если говорить про характеристики моделей, то важно отметить, что пороговую нагрузку устройства способны выдерживать в среднем на уровне 60 А. Мощность многих моделей превышает 5 кВт. Недостатком данных устройств принято считать низкий порог минимальной температуры. В мороз их использовать строго запрещается. Модуляторы для моделей подходят ортогонального типа.
Расширители чаще всего можно встретить кодовые. По параметру пропускной способности тока они довольно сильно отличаются. Трансиверы, как правило, на пускатели устанавливаются однополюсные. Транзисторы у моделей используются в основном широкополосные. По степени защиты пускатели отличаются. Многие из них не боятся повышенной влажности, однако в данном случае многое зависит от производителя.
С короткозамкнутым ротором электродвигатели асинхронные (трехфазные) технические характеристики имеют следующие: мощность от 10 кВт, максимальная перегрузка составляет 40 А, показатель входного тока 220 В. Большинство пускателей оснащаются трансформаторами понижающего типа. Некоторые конфигурации на рынке представлены со стабилизаторами. Также важно отметить, что модели с мощностью свыше 12 кВт снабжены специальными динисторами.
Для стабилизации выходного напряжения они подходят идеально. Расширители во всех устройствах используются кодовые. Однако тиристоры подходят лишь полупроводникового типа. В среднем минимальную температуру устройства способны держать на уровне 5 градусов. Непосредственно пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется через выходные контакты на верхней части корпуса.
Плавный пуск асинхронного электродвигателя высоковольтного типа осуществляется благодаря силовым трансформаторам. В данном для управления используются лишь электромагнитные регуляторы. Непосредственно кенотроны устанавливаются частотные. Транзисторы для указанных моделей подходят с высокой пропускной способностью. Изоляторов в устройствах имеется два. Для подключения высоковольтных двигателей применяются выходные контакты. Модели с динисторами встречаются довольно редко.
Стартеры данной серии считаются очень распространенными. В данном случае пуск двигателя происходит за счет смены фазы. Непосредственно преобразование тока осуществляется благодаря динисторам. По типу реле модели довольно сильно отличаются. Мощность моделей колеблется от 4 до 12 кВт. В свою очередь, питающее напряжение составляет в среднем 220 В. Распределители устанавливаются только кодового типа.
Если говорить про модуляторы, то на моделях высокой мощности они ортогональные. Также важно отметить, что трансиверы во всех пускателях данной серии однополюсные. Чаще всего модели можно встретить на конвейерах. Стабилизаторы в устройствах отсутствуют. Система защиты у них установлена серии ИП-62, и повышенной влажности они не боятся.
Указанный стартер отличается повышенным входным напряжением на уровне 200 В. В данном случае пуск двигателей осуществляется через силовой трансформатор. Реле у этой модели используется с первичной обмоткой. Согласно документации на устройство, параметр пороговой перегрузки находится на отметке 40 А. Резистор в представленной конфигурации установлен построечный, а расширитель используется кодового типа. Проблемы со сменой фазы у данного устройства возникают довольно редко. Для преобразования тока применяется качественный модулятор. Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя электромагнитного типа. Производителем предусмотрен расширительный динистор у модели этого типа. Стабилитрон в устройстве отсутствует.
Модели для морских судов выпускаются разной мощности. Запускается эл. двигатель через силовой трансформатор. Если рассматривать двухфазные модификации, то они оборудуются выпрямителями. Модуляторы, в свою очередь, устанавливаются как ортогонального, так и бесконденсаторного типа. Резисторы, как правило, применяются подстроечные. Трехфазные модификации стартеров оборудуются стабилизаторами. Для смены тактовой частоты используются тиристоры. Кенотроны в данном случае устанавливаются с высокой пропускной способностью.
Модульные стартеры отличаются высоким параметром выходного напряжения. Запускается эл. двигатель благодаря трансформаторам понижающего типа. Для двухфазных моделей силовые аналоги используются очень редко. Выпрямители в устройствах устанавливаются только с реле. Расширители используются коммутируемого типа.
Степень защиты в стартерах предусмотрена серии ИП-67. Повышенной влажности и пыли модели не боятся. Изоляторов в устройствах имеется от трех до шести единиц. Мощность колеблется от 4 до 10 кВт. Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя у них имеется электромагнитного типа. Также важно отметить, что тиристорные блоки устанавливаются полупроводниковые с контактами.
Для лифтовых станций применяются лишь двухфазные стартеры. Пуск асинхронного электродвигателя с помощью пускателя в данном случае осуществляется благодаря работе понижающего трансформатора. Перегрузку тока указанные модели обязаны держать на уровне 40 А. Расширители для бесперебойного питания используются чаще всего кодового типа.
Непосредственно трансиверы применяются однополюсные. Модуляторы в данном случае используются редко. Однако модификации с регуляторами встречаются. Резисторы для моделей применяются как подстроечного, так и импульсного типа. Модификации с кенотронами на рынке не встречаются. С перегрузками отлично справляются транзисторные блоки. Также важно отметить, что у моделей используются изоляторы.
Стартеры на 60 А для лифтовых станций подходят идеально. Плавный пуск асинхронного электродвигателя в данном случае обеспечивается за счет силовых трансформаторов. Реле у многих моделей с первичной обмоткой.
Для нормальной работы стартера используются только ортогональные модуляторы. Непосредственно тиристорные блоки можно встретить полупроводникового типа. Пороговую нагрузку они способны выдерживать большую. Мощность моделей в среднем колеблется от 10 кВт.
fb.ru
После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?
ОГЛАВЛЕНИЕ
Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит. Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.
На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.
Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.
Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.
Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.
Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!
Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.
Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.
При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор. Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.
На практике это может выглядеть так:
Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.
загрузка...
Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.
Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах; I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.
Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же; рядом написан и cos ф.
Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70•Pн, где Pн – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.
При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.
Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (Ср+Сп) в 2–3 раза превышала рабочую(Ср).
Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.
Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.
Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.
Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.
Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.
Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.
Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.
electricvdele.ru
