Реостатный пуск асинхронных двигателей. Пуск асинхронных двигателей

§ 9.10. Пуск асинхронных двигателей

Пусковой режим асинхронных двигателей характеризуется двумя величинами: кратностью пускового момента Mпуск/MH и кратностью пускового тока Iпуск/IH Кратность пускового тока должна быть наименьшей, кратность пускового момента — наибольшей. У современных двигателей с короткозамкнутым ротором кратность пускового момента составляет 0,7—1,5, а кратность пускового тока 4—7,5.

При пуске двигатель должен развивать вращающий момент, способный преодолеть противодействующий момент на его валу.

Большое значение для условий пуска двигателей имеет кратность пускового тока. В начальный момент пуска двигателя относительная скорость магнитного потока, пересекающего обмотку неподвижного ротора, имеет наибольшую величину, так как скольжение s=l. Наводимая в обмотке ротора э. д. с. Ег будет иметь величину, во много раз превышающую номинальное ее значение при работе двигателя (E2S= E2S). Соответственно и ток, создаваемый этой э. д. с. в роторе, будет превосходить в несколько раз рабочий ток ротора I2. Для уравновешивания этого тока и создаваемой им м. д. с. в первичной цепи обмотки статора появится дополнительная слагающая тока. При этом пусковой ток в обмотке статора значительно превысит номинальный ток.

Так как период пуска не превышает нескольких секунд, то для сохранности самого двигателя пусковые токи статора и ротора неопасны: нагрев их обмоток не успеет достичь опасных пределов. Однако большой пусковой ток в первичной цепи может вызвать резкое падение напряжения в питающей сети, особенно если она небольшой мощности.

В большинстве случаев пуск асинхронных двигателей осуществляется непосредственно включением их в сеть. Лишь в тех случаях, когда пуск двигателей сопровождается значительным падением напряжения в сети, применяют специальные способы пуска двигателей.

Для двигателей с короткозамкнутым ротором и двигателей с контактными кольцами применяют различные схемы пуска.

С целью ограничения пускового тока пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором иногда производят при пониженном напряжении. Понижение напряжения может осуществляться путем включения на период пуска последовательно с обмоткой статора двигателя пусковых сопротивлений при помощи автотрансформатора и переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором с последовательным включением пусковых сопротивлений связан со значительными потерями мощности в сопротивлениях. При значительных мощностях двигателей реостаты получаются громоздкими. Поэтому этот способ пуска двигателей получил ограниченное применение (лишь для пуска двигателей малой мощности).

При пуске двигателей с короткозамкнутым ротором посредством автотрансформатора (рис. 9.15) включается рубильник 1 при разомкнутом рубильнике 2, и к двигателю вначале подается пониженное напряжение. По мере увеличения скорости двигателя напряжение постепенно доводят до номинальной величины, после чего замыкается рубильник 2, и двигатель включается непосредственно в сеть, а рубильник 1 выключается.

Если автотрансформатор имеет коэффициент трансформации ka, то первичные и вторичные напряжения и токи автотрансформатора будут равны:

В соответствии с коэффициентом трансформации ka автотрансформатора ток I2', подводимый к двигателю, будет меньше тока при непосредственном включении двигателя в сеть в кa раз, так

как напряжение U2 меньше напряжения U1 в kа раз. Отсюда можно написать, что

рис9.15 Схема автотрансформаторного

пуска асинхронного двигателя рис9.16 Схема пуска асинхронного двигателя

переключением обмотки статора со звезды на

треугольник.

При пуске посредством автотрансформатора ток, подводимый к двигателю из сети, уменьшается в раз, пусковой момент двигателя уменьшается в раз.

Пуск двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник (рис. 9.16) возможен лишь в том случае, если обмотка статора двигателя при работе соединена в треугольник.

Как известно, фазные и линейные напряжения и токи при соединения обмоток в звезду связаны между собой отношениями

а при соединении в треугольник — отношениями

Из отношения токов получим

Таким образом, при соединении обмоток в звезду линейный ток в три раза меньше линейного тока при их соединении в треугольник. Точно так же и пусковой вращающийся момент при соединении обмоток в звезду будет меньше пускового вращающегося момента при их соединении в треугольник в три раза.

Рис. 9.17. Пуск асинхронного двигателя с контактными кольцами

В тех случаях, когда необходимо сохранить при пуске большой пусковой вращающий момент, а также при большой частоте пусков и остановок двигателя применяют асинхронные двигатели с контактными кольцами. Их пуск осуществляют при помощи пускового реостата, включенного последовательно с обмоткой ротора (рис. 9.17). Этим достигается увеличение активного сопротивления цепи ротора, что приводит, с одной стороны, к уменьшению пускового тока до 1,5—2,5-кратной величины, а с другой стороны — кувеличению активной составляющей тока ротора

, а следовательно, и к увеличению вращающего момента.

Процесс пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами показан на диаграмме, приведенной на рис. 9.18. На диаграмме даны четыре кривые зависимости пускового момента от скольжения, которые соответствуют четырем фиксированным положениям пускового реостата.

В начальный момент пуска, когда пусковой реостат введен & цепь ротора двигателя полностью, начальный пусковой момент будет

Рис. 9.18. Диаграмма изменения вращающего момента в период пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами

равен MПУСК.МАКС По мере увеличения скорости двигателя пусковой момент будет изменяться по кривой 4 до тех пор, пока не достигнет значения МПУСК.МИН. При выключении первой секции пускового реостата момент вновь возрастает до начальной величины МПУСК.МАКС и по мере сильнейшего увеличения скорости вращения ротора будет изменяться уже по кривой 3.

Когда будет выключена вторая секция пускового реостата, момент опять возрастает и станет изменяться по кривой 2. Наконец, при полностью выведенном из цепи ротора реостата, после нового его увеличения до максимальной величины, соот ветствующей режиму пуска,, будет меняться по кривой 1 до тех пор, пока он не уравняется с моментом нагрузки. После этого величина скольжения и число оборотов установятся постоянными.

studfiles.net

частот., прямой пуск

Прямой пуск - самый распространенный метод пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель подключается непосредственно к питающей сети через пускатель. При этом асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором развивает высокий пусковой крутящий момент с относительно малым временем разгона. Этот метод обычно используется для двигателей малой и средней мощности, которые достигают полной рабочей частоты вращения за короткое время.

Прямой пуск. Этот способ применяют для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые токи не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины.

В асинхронных двигателях отношение L/R сравнительно мало (особенно в малых двигателях), поэтому переходный процесс в момент включения характеризуется весьма быстрым затуханием свободного тока. Это позволяет пренебречь свободным током и учитывать только установившееся значение тока переходного процесса.

Двигатели обычно пускают с помощью электромагнитного выключателя К - магнитного пускателя (рис. 4.27, а) и разгоняют автоматически по естественной механической характеристике М (рис. 4.27,6) от точки П, соответствующей начальному моменту пуска, до точкиР, соответствующей условию М = Мст. Ускорение при разгоне определяется разностью абсцисс кривых М и Мст и моментом инерции ротора двигателя и механизма, который приводится во вращение. Если в начальный момент пуска Мп < Мст , двигатель разогнаться не сможет.

Рис. 4.27. Схема прямого пуска асинхронного двигателя и графики изменения моментов и тока

Значение начального пускового момента можно получить из формулы (4.46а), приняв

s =1: (4.58)

Мп = m1 U12R'2 /{w1 [(R1 + R'2 )2 + (X1 + Х'2 )2 ]}.

Отношение моментов Мп /Мном = kп.м называют кратностью начального пускового момента. Для двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью 0,6—100 кВт ГОСТом установлено kп.м= 1,0÷2,0; мощностью 100-1000 кВт - kп.м = 0,7÷1,0.

Получение кратностей пускового момента, больших регламентированных ГОСТом, обычно нежелательно, так как это связано либо с увеличением активного сопротивления ротора (см. 4.58), либо с изменением конструкции ротора (см. § 4.11), что ухудшает энергетические показатели двигателя.

Недостатком данного способа пуска кроме сравнительно небольшого пускового момента является также большой бросок пускового тока, в пять — семь раз превышающий номинальное значение тока.

Несмотря на указанные недостатки, пуск двигателя путем непосредственного подключения обмотки статора к сети широко применяют благодаря простоте и хорошим технико-экономическим свойствам двигателя с короткозамкнутым ротором — низкой стоимости и высоким энергетическим показателям (η, cos φ1, kм и др.).

Пуск при пониженном напряжении. Такой пуск применяют для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях. Понижение напряжения может осуществляться следующими путями:

а) переключением обмотки статора с помощью переключателя с нормальной схемы Δ на пусковую схему Y. При этом напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в √3раз, что обусловливает уменьшение фазных токов в √3 раз и линейных токов в 3 раза. По окончании процесса пуска и разгона двигателя до номинальной частоты вращения обмотку статора переключают обратно на нормальную схему;

Рис. 4.28. Схемы включения асинхронного двигателя при пуске с понижением напряжения

б) включением в цепь обмотки статора на период пуска добавочных активных (резисторов) или реактивных (реакторов) сопротивлений (рис. 4.28, а). При этом на указанных сопротив лениях создаются некоторые падения напряжения ΔUдоб, пропорциональные пусковому току, вследствие чего к обмотке статора подается пониженное напряжение. По мере разгона двигателя снижается ЭДСЕ2s , индуцированная в обмотке ротора, а следовательно, и пусковой ток. В результате уменьшается падение напряжения ΔUдоб на указанных сопротивлениях и автоматически возрастает приложенное к двигателю напряжение. После окончания разгона добавочные резисторы или реакторы замыкаются накоротко контактором К1 ;

в) подключением двигателя к сети через понижающий автотрансформатор АТр (рис. 4.28,6), который может иметь несколько ступеней, переключаемых в процессе пуска соответствующей аппаратурой.

Недостатком указанных методов пуска путем понижения напряжения является значительное уменьшение пускового и максимального моментов двигателя, которые пропорциональны квадрату приложенного напряжения, поэтому их можно использовать только при пуске двигателей без нагрузки.

Рис. 4.29. Механические характеристики при включении обмотки статора двигателя по схемам Y и Δ (а) и графики изменения М и I1 при пуске двигателя путем переключения обмотки статора со Y на Δ (б)

На рис. 4.29 для примера приведены механические характеристики двигателя при номинальном и пониженном напряжении, т. е. при соединении обмотки статора по схемам Y и Δ, а также графики изменения тока I1 и момента М при пуске двигателя путем переключения обмотки статора со Y на Δ. При соединении по схеме Y максимальный и пусковой момент уменьшаются в три раза, вследствие чего двигатель не в состоянии осуществить пуск механизма с нагрузочным моментом Мн.

Пуск в ход асинхронного двигателя

В момент пуска в ход n=0, т.е. скольжение S=1. Т.к. токи в обмотках ротора и статора зависят от скольжения и возрастают при его увеличении, пусковой ток двигателя в 5 ÷ 8 раз больше его номинального тока

Iпуск=(5÷8)Iн.

Как рассматривалось ранее, из-за большой частоты ЭДС ротора асинхронные двигатели имеют ограниченный пусковой момент

Mпуск=(0,8÷1,8)Mн.

Для пуска в ход двигателя необходимо, чтобы развиваемый им пусковой момент превышая момент нагрузки на валу. В зависимости от мощности источников питания и условий пуска используют разные способы пуска, которые преследуют цели: уменьшение пускового тока и увеличение пускового момента.

Различают следующие способы пуска в ход асинхронных двигателей: прямое включение в цепь, пуск при пониженном напряжении, реостатный пуск, использование двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.

2.11.1. Прямое включение в сеть

Это самый простой и самый дешевый способ пуска. На двигатель вручную или с помощью дистанционного управления подается номинальное напряжение. Прямое включение в сеть допускается, если мощность двигателя не превышает 5% от мощности трансформатора, если от него питается и осветительная сеть. Ограничение по мощности объясняется бросками тока в момент пуска, что приводит к снижению напряжения на зажимах вторичных обмоток трансформатора. Если от трансформатора не питается осветительная сеть, то прямое включение в сеть можно применять для двигателей, мощность которых не превышает 25% от мощноститрансформатора.

2.11.2. Пуск при пониженном напряжении

Рис. 2.17.б

Понижение напряжения производят с целью уменьшения пускового тока, но одновременно, как это следует из рис. 2.17 и 2.17.б, происходит уменьшение пускового момента. Если напряжение при пуске понизить в раз, пусковой момент понизится в 3 раза. Поэтому этот способ пуска можно применять только при отсутствии нагрузки на валу, т.е. в режиме холостого хода.

Если, согласно паспортным данным, двигатель должен включаться в сеть по схеме треугольник, то для снижения пускового тока на время пуска в ход обмотку статора включают по схеме звезда.

Основные недостатки этого способа пуска: высокая стоимость пусковой аппаратуры и невозможность пуска с нагрузкой на валу.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

При работе многих механизмов, приводящихся во вращение асинхронными двигателями, в соответствии с технологическими требованиями возникает необходимость регулировать скорость вращения этих механизмов. Способы регулирования частоты (скорости) вращения асинхронных двигателей раскрывает соотношение:

n=(1−S)n0=(1−S)60f/p.

Отсюда следует, что при заданной нагрузке на валу частоту вращения ротора можно регулировать:

изменением скольжения;

изменением числа пар полюсов;

изменением частоты источника питания.

2.12.1. Изменение скольжения

Этот способ используют в приводе тех механизмов, где установлены асинхронные двигатели с фазным ротором. Например, в приводе подъемно-транспортных машин. В цепь фазного ротора вводится регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления ротора не влияет на величину критического момента, но увеличивает критическое скольжение (рис. 2.21).

На рис. 2.21 приведены механические характеристики асинхронного двигателя при разных сопротивлениях регулировочного реостатаRр3>Rр2>0,Rр1=0.

Рис. 2.21

Как следует из рис. 2.21 при этом способе можно получить большой диапазон регулирования частоты вращения в сторону понижения. Основные недостатки этого способа:

Из-за больших потерь на регулировочном реостате снижается коэффициент полезного действия, т.е. способ неэкономичный.

Механическая характеристика асинхронного двигателя с увеличением активного сопротивления ротора становится мягче, т.е. снижается устойчивость работы двигателя.

Невозможно плавно регулировать частоту вращения.

Из-за перечисленных недостатков этот способ применяют для кратковременного снижения частоты вращения.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Из формулы следует, что частоту вращения ротора асинхронного двигателя можно регулировать следующими способами: изменением частоты f1 питающего напряжения, числа пар полюсов p и величины скольжения s.

Частотное регулирование. Этот способ позволяет плавно изменять частоту вращения в широком диапазоне. Для его осуществления требуется, чтобы двигатель получал питание от отдельного источника (рисунок 2.18).

В качестве такого источника в настоящее время наиболее находят применение полупроводниковые статические преобразователи частоты.

В зависимости от требований к механическим характеристикам асинхронного двигателя при частотном регулировании одновременно с изменением частоты f1 приходится по определенному закону изменять и подводимое к обмотке статора напряжение U1.

Максимальный момент двигателя приближенно (без учета сопротивленияr1) определяется по (2.40),

Учитывая, что ,,, получим

(2.54)

Если при регулировании частоты вращения требуется, чтобы при любой частоте f1 максимальный момент оставался неизменным (регулирование с ), то получим

, (2.55)

откуда следует, что для регулирования n2 при необходимо подводимое к обмотке статора напряжение U1 изменять пропорционально его частоте. При этом основной магнитный потокмашиныпри различных значениях частоты f1 остается неизменным, т.е.

(2.56)

Механические характеристики асинхронного двигателя при регулировании сMмакс = const показаны на рисунке 2.19.

Недостатком частотного регулирования является относительно высокая стоимость преобразовательных установок.

Регулирование частоты вращения изменением числа пар полюсов статорной обмотки. Для осуществления данного регулирования на статоре в общих пазах размещают не одну, а две обмотки, имею-

щие различные шаги и, следовательно, различное число пар полюсов. В зависимости от необходимой частоты вращения в сеть подключается та или иная обмотка. Этот способ применяется сравнительно редко, так как имеет существенный недостаток – малое использование обмоточного провода(в работе находится только одна из обмоток).

Значительно чаще изменение числа пар полюсов достигается изменением (переключением) схемы соединений обмотки статора. Принцип такого переключения показан на рисунке 2.20.

При переходе с последовательного соединения двух катушек на параллельное число пар полюсов изменяется с 2 на 1. При наличии фазной обмотки на роторе, её также необходимо переключать одновременно с обмоткой статора, что является большим недостатком. Поэтому данный способ регулирования частоты вращения применяется только у двигателей с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные двигатели с переключением числа пар полюсов называют многоскоростными. Они выпускаются на две, три и четыре частоты вращения. Известно большое число схем, позволяющее осуществлять переключение числа пар полюсов. Эти схемы разделяются на схемы регулирования с постоянным моментом и схемы регулирования с постоянной мощностью. Механические характеристики двухскоростных двигателей показаны на рисунке 2.21.

Рисунок 2.20 – Изменение числа пар полюсов переключением катушек обмотки:

а – две пары полюсов; б – одна пара полюсов

Рисунок 2.21 – Механические характеристики двухскоростного двигателя

с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1

при постоянном моменте (а) и при постоянной мощности (б)

Из всех способов регулирования частоты вращения асинхронных двигателей способ переключения числа пар полюсов является наиболее экономичным, хотя и он имеет недостатки:

– двигатели имеют относительно большие габариты и массу по сравнению с двигателями нормального исполнения;

– регулирование частоты вращения ступенчатое.

Многоскоростные двигатели применяют для электропривода станков и различных механизмов, частоту вращения которых нужно регулировать в широких пределах (например – лифтовые асинхронные двигатели).

Регулирование частоты вращения за счет изменения питающего напряжения. Отмеченное регулирование можно осуществить посредством тиристорного регулятора напряжения РН (рисунок 2.22).

Так как вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален , то механические характеристики при напряжениях, меньше номинального, пойдут ниже естественной (рисунок 2.23).

Если момент сопротивления MС остается постоян-ным, то как следует из рисунка 2.23, при снижении напряжения сколь-жение двигателя

увеличивается.

Частота вращения ротора при этом уменьшается.

Регулирование скольжения этим способом возможно в пределах

0 < s < sкр.

Дальнейшее снижение напряжения (ниже U1(2)) недопустимо, так как при этом Mмакс < MС и двигательостановится.

Регулирование частоты вращения двигателей изменением подводимого напряжения U1 имеет существенный недостаток: в этом случае увеличиваются потери и, таким образом, снижается КПД двигателя. При снижении напряжения пропорционально U1 уменьшается основной магнитный поток машины, вследствие чего при M = MС =const возрастают ток в обмотке ротора и, следовательно, электрические потери в роторе. Магнитные потери в стали статора уменьшаются. Обычно при нагрузках двигателей, близких к номинальной, снижение U1 приводит к увеличению суммарных потерь и повышению нагрева двигателей. Поэтому рассматриваемый способ регулирования частоты вращения находит применение главным образом для машин небольшой мощности.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей путем включения в цепь ротора добавочного активного сопротивления. Данный способ регулирования применяется только в двигателях с фазным ротором. Он позволяет плавно изменять частоту вращения в широких пределах (рисунок 2.24). Недостатками его являются: большие потери энергии в добавочных сопротивлениях, чрезмерно «мягкая» механическая характеристика двигателя при большом сопротивлении в цепи ротора. В некоторых случаях последнее является недопустимым, так как небольшому изменению нагрузочного момента соответствует существенное изменение частоты вращения. На практике данный способ применяется, главным образом, для регулирования частоты вращения небольших двигателей, например, в подъемных устройствах.

При данном способе регулирования частоты вращения двигателя регулировочный реостат (добавочное активное сопротивление), включаемый в цепь ротора, должен быть рассчитан на длительный режим работы. Поэтому пусковые реостаты, рассчитанные на кратковременное прохождение тока в период пуска, не могут использоваться как регулировочные.

studfiles.net

Пуск - асинхронный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Пуск - асинхронный двигатель

Cтраница 1

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором при номинальном напряжении и номинальной частоте осуществляется при помощи пускового реостата, включенного в цепь ротора. [2]

Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором обычно осуществляется прямым включением обмотки статора в сеть. Эти двигатели имеют неблагоприятные пусковые характеристики: потребляют из сети значительный ток ( 5 - 7 / н), но развивают относительно небольшой начальный пусковой момент, составляющий для двигателей нормального исполнения 1 2 - 1 8 номинального значения. При пуске двигателя коэффициент мощности его весьма низок, незначительна при этом и активная составляющая тока, а следовательно, и пропорциональный ей момент двигателя. [3]

Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности производится чаще всего путем непосредственного включения статора двигателя в сеть. При дистанционном управлении для включения двигателя используются контакторы. [5]

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором осуществляют с помощью пускового реостата, включаемого в цепь ротора. Ротор синхронного электродвигателя снабжается дополнительной ко-роткозамкнутой обмоткой, предназначенной для пуска. Ток возбуждения полюсов ротора включается после того, как ротор разовьет частоту, близкую к синхронной, после чего двигатель выходит на синхронную частоту вращения. [6]

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором из холодного состояния допускается не более двух раз подряд, а из горячего состояния не более одного раза. Частые пуски могут привести к перегреву ротора, деформации беличьей клетки, разрушению изоляции при быстром тепловом расширении меди обмоток статора. Исключения возможны только в аварийных случаях, а также для агрегатов, время пуска которых не превышает 2 - 3 с, например для центробежных насосов. [7]

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором из холодного состояния допускается не более двух раз подряд, а из горячего состояния не более одного раза. Частые пуски могут привести к перегреву ротора, деформации беличьей клетки, разрушению изоляции при быстром тепловом расширении меди обмоток статора и др. Исключения возможны только в аварийных случаях, а также для тех агрегатов, время пуска которых не превышает 2 - 3 с, например для центробежных насосов. [8]

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором из холодного состояния допускается не более двух-трех раз подряд, а пуск из горячего состояния не более одного раза. Частые пуски могут привести к перегреву ротора, деформации беличьей клетки, разрушению изоляции при быстром тепловом расширении меди обмоток статора и др. Исключения возможны только в аварийных случаях, а также для тех агрегатов, время пуска которых не превышает 2 - 3 с, например для центробежных насосов. [9]

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при подключении обмотки статора к полному напряжению сети приводит к многократному увеличению ( в 5 - 7 раз) номинального тока, что при недостаточно мощной питающей сети может вызвать в ней недопустимое падение напряжения. [10]

Пуск асинхронных двигателей с контактными кольцами ( с фазовым ротором) производится посредством реостата, включенного в цепь ротора. Как видно из фиг. [11]

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора. [12]

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором при закороченной цепи ротора невозможен, поскольку пусковой момент очень мал, а сила пускового тока в 8 - 10 раз превышает силу номинального тока. [13]

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором производится при помощи пускового реостата, подключаемого к обмотке ротора через кольца и щетки. Перед пуском двигателя нужно убедиться в том, что сопротивление пускового реостата полностью введено. В конце пуска реостат плавно выводится и закорачивается. Наличие активного сопротивления в цепи ротора при пуске приводит к уменьшению пускового тока и увеличению пускового момента. На рис. 264 дана схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Реостатный пуск асинхронных двигателей — МегаЛекции

Прямое включение в сеть

Пуск при пониженном напряжении

Этот способ применяют при пуске в ход мощных двигателей, для которых недопустимо прямое включение в сеть. Для понижения подводимого к обмотке статора напряжения используют дроссели и понижающие автотрансформаторы. После пуска в ход на обмотку статора подается напряжение сети. Основные недостатки этого способа пуска: высокая стоимость пусковой аппаратуры и невозможность пуска с нагрузкой на валу.

Реостатный пуск асинхронных двигателей

Этот способ применяют при тяжелых условия пуска, т.е. при большой нагрузке на валу. Для реостатного пуска используют асинхронные двигатели с фазным ротором, в цепь ротора включается пусковой реостат. Реостатный пуск служит для увеличения пускового момента. Одновременно происходит уменьшение пускового тока двигателя. По мере разгона двигателя пусковой реостат выводится и после окончания пуска обмотка ротора оказывается замкнутой накоротко.

5)Уравнение движения электропривода при принятых ограничениях получается из выражения запаса кинетической энергии системы. Например, при вращательном движении , (6.1)

где А – работа всех движущих сил; АС – работа всех сил сопротивления движению; Аj - работа всех сил инерции, равная запасу кинетической энергии системы, вращающейся со скоростью ω и имеющей приведенный к этой скорости момент инерции J: . (6.2)

Знаки перед А и АС учитывают возможное направление движущих сил (моментов) при двигательном или тормозном режимах работы электропривода, а также возможный характер сил (моментов) сопротивления движению (активные или реактивные). Дифференцируя (6.1), получим уравнение баланса мощностей в электроприводе, т.е.

; . (6.3)

Выполнив операцию дифференцирования в (6.2)., получим:

. (6.4)

Это выражение для Рj не противоречит принятым ограничениям. Действительно, в (6.4) предполагает переменную движущуюся массу (переменный момент инерции), хотя и рассматривается электропривод с неизменным моментом инерции (J=const). В данном случае имеет место не действительное, а фиктивное изменение J, что может быть в механизмах с переменным передаточным числом (i≠const). Например, в кривошипно-шатунном механизме, где фактически постоянная масса ползуна движется поступательно, в результате пересчета к вращательному движению кривошипного вала, а затем и к валу двигателя получается переменный момент инерции в функции угла α поворота вала кривошипа (см. разд. 4.3). Выполним преобразование, наглядно показывающее зависимость J=f(α). Для этого умножим и разделим второе слагаемое в правой части (6.4) на dα: .

Учтем здесь, что , и получим . (6.5)

Разделив теперь (6.3) на скорость вращения системы ω и учтя (6.5), получим уравнение движения электропривода, приведенное к этой скорости: . (6.6)

Если ω – скорость вала двигателя, то все величины, входящие в (6.6), т.е. М, MС, J и α, также отнесены к этому валу.

Динамический момент Мj, т.е. правая часть уравнения (6.6), имеет две составляющие: - составляющая динамического момента, определяемая изменением скорости ω; - составляющая Мj, определяемая изменением момента инерции при повороте вала на угол α.

Для электроприводов, у которых i=const, . В этом случае Mj2=0, и уравнение движения (6.6) упрощается, принимая вид: . (6.7)

Обычно уравнение движения используется в форме .

6)Двигатель постоянного тока независимого возбуждения-двигатель с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения которого питается от постоянного источника эл.Тока.

ДПТНВ характерны 3 режима торможения: 1)Рекуперативное; 2) Динамическое;3) торможение противовключения. 3способа регулирования скорости что вытекает из ф-лы 1способ) Изменение тока возбуждения двигателя 2)изменение сопротивления в цепи якоря. 3) изменение подводимого к двигателю напряжения.

7)Двигатель постоянного тока –это машина постоянного тока предназначенная для преобразования эл.энергии постоянного тока в механическую. В зависимости от способа включения обмотки возбуждения различают 4 вида дпт: 1) независимого возбуждения-двигатель с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения которого питается от постоянного источника эл.тока. 2) дпт с параллельным возбуждением- двигатель обмотка возбуждения которого поключена параллельно обмотке якоря.3) дпт последовательного возбуждения- двигатель в котором обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря.4) дпт смешанного возбуждения-двигатель с 2мя обмотками возбуждения, одна из которых соединена последовательно с обмоткой якоря. Способы регулирования скорости дпт: Изменение напряжения подводимого к обмотке якоря; введение добавочного сопротивления в цепь якоря; Изменение потока.

8) двигатель постоянного тока последовательного возбуждения- двигатель в котором обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря. Для ДПТНВ возможны 2 тормозных режима: 1) режим торможения противовключения; 2)динамическое торможение. Регулировка скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением производится или путем изменения напряжения, питающего двигатель, или изменением магнитного потока полюсов.

9)ДПТ параллельного возбуждения -двигатель обмотка возбуждения которого подключена параллельно обмотке якоря.

Регулирование скорости вращения двигателя с параллельным возбуждением обычно производится путем изменения магнитного потока, с помощью регулировочного реостата в цепи возбуждения. Торможение

Двигатели с параллельным возбуждением применяются в сетях постоянного тока для привода станков, механизмов (подвесные электрические дороги, насосы, вентиляторы, ткацкие машины, прокатные станы, шахтные подъемники), требующих постоянной скорости вращения или широкой регулировки скорости.

10) Асинхронный двигатель- вращающаяся машина переменного тока принцип работы которой основан на явлении электромагнитной индукции.

Для АД характерны следующие режимы торможения: 1) Рекуперативное 2) Противовключения 3) Динамическое способы регулирования скорости АД: изменение скорости электромагнитного поля статора и изменение скольжения двигателя s при постоянной величине

20.Магнитный пускатель –комплектное устройство предназначенное главным образом для пуска 3х фазных асинхронных двигателей. Основной частью мп является 3х полюсный контактор переменного тока. Кроме того контактор имеет кнопки управления и тепловые реле.

принцип действия системы управления асинхронным двигателем с использованием реверсивного магнитного пускателя. В состав магнитного пускателя входит 2 контактора: КВ для вращения в перёд КН для вращения назад. Кроме того реверсивный мп имеет 3 кнопки управления и тепловые реле. В ряде случаев в коплект мп входят пакетный переключатель и плавкие предохранители. Для включения электродвигателя М в прямом направлении необходимо нажать кнопку SBI при этом срабатывает контактор КВ и своими силовыми контактами подключает к 3х фазной сети обмотки электродвигателя. Одновременно блокировочные контакты КВ разрывают цепь питания катушки контактора КН чем исключается вохможность одновременного включения обоих контакторов. Для включения электродвигателя в обратном направлении необходимо нажать кнопку SB2. В этом случае срабатывает контактор КН и своими силовыми контактами подключает к 3х фазной сети обмотки электродвигателя. Последовательность соединения фаз теперь иная чем при срабатывании контактора КВ:2 фазы из 3 поменялись мессами. При срабатывании контактора КН его блокировочные контакты разрывают цепь питания катушки контактора КВ. Нетрудно видеть что при одновременном включении контакторов КВ и КН произошло бы короткое замыкание 2х линейных проводов 3х фазной сети друг на друга. Для того чтобы исключить такую аварию и нужны блокировочные размакающиеся контакты контакторов КВ и КН. Если нажать 2 кнопки то включится тот контактор кнопка которого была нажата раньше. Для реверса электродвигателя надо предварительно нажать кнопку SB3 (стоп). В этом случае блокировочные контакты подготавливают цепь управления для нового включения. Для надёжной работы необходимо чтобы силовые контакты контактора разомкнулись раньше чем произойдёт замыкание блокировочных контактов в цепи другого контактора. Это достигается соответствующей регулировкой положения блокировочных по ходу якоря электромагнитного механизма контактора. Для блокировки кнопок SB1 и SB2 используются замыкающиеся блокировочные контакты соответствующего контактора подключённые параллельно кнопке.

21. Конта́ктор-двухпозиционный электромагнитный аппарат, с самавозратом предназначенный для частных коммутаций рабочих токов а также для редких отключений при токах перегрузки. Электромагнитный привод контактора переменного тока малой мощности имеет Ш-образный сердечник 1 и якорь 2, собранные из пластин электротехнической стали. Часть полюсов сердечника охвачена короткозамкнутым витком что предотвращает вибрацию якоря вызванную снижением до нуля при прохождении переменного синусоидального тока через ноль. Катушка 3 контактора охватывает сердечник и якорь, она и создаёт намагничивающую силу в магнитной системе контактора. На якоре 2 закреплены подвижные контакты 4 мостикового типа, что повышает надёжное отключение за счёт двукратного размыкания. В пластмассовом корпусе установлены неподвижные контакты 5 и 6. Пружина 7 возвращает контакты 4 в исходное положение. В 3х фазном контакторе –три контактные пары отделением друг от друга пластмассовыми перемычками 8. Главные контакты имеют металлокерамические накладки и защищены крышкой.

22. Контактор постоянного тока –это электромеханический аппарат устройства которого с якорем клапанного типа показано на рисунке. Контакторы постоянного тока предназначенные для ключения ДПТ имеют электромагнитный механизм питаемый постоянным током. Электромагнитный механизм поворотного типа состоит из сердечника 1 с катушкой 2 якоря 3 и возратной пружины 4. Сердечник 1 имеет полюсный наконечник необходимый для увеличения магнитной проводности рабочего зазора электромагнита. Немагнитная прокладка 5 служит для предотвращения залипания якоря. Силовой контактный узел состоит из неподвижного 6 и подвижного 7 контакторов. Контакт 7 шарнирно закреплён на рычаге8, связанном с якорем 3 и прижатом к нему нажимной пружиной 9. Подвод тока к подвижному контакту 7 выполнен гибкой медной лентой 10. Замыкание главных контакторов 6 и 7 происходит с проскальзыванием и перекатыванием что обеспечивает очистку контактных поверхностей от окислений и нагара. При срабатывании электромагнитного механизма кроме главных контактов переключаются вспомогательные контакты блокировочного контактного узла 11.Для интенсивного гашения эл. Дуги служит дугогасительная камера 12.

23. Назначение:

Кнопки управления предназначены для оперативного управления магнитными пускателями, контакторами и реле автоматики в электрических цепях переменного тока частотой 50Гц, напряжением до 660В или постоянного тока напряжением до 400В.

Описание:

Кнопки управления состоят из быстросъемной головки и контактного модуля. Контактная группа черного цвета - замыкающая (1з), коричневого - размыкающая (1р).

Устанавливают кнопки управления в стандартные отверстия диаметром 22,3 мм на жесткой металлической панели, защищенной от прямых солнечных лучей, попадания струй дождя и химических реагентов. Для предотвращения попадания жидкости внутрь механизма кнопки управления снабжены резиновыми уплотнительными кольцами.

Подключение подводящих проводников производят через винтовые зажимы с тарельчатыми шайбами.

24. Плавкий предохранитель — компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение высокой температурой[1]. Минимальный ток перегрузки, при котором произойдёт гарантированное сгорание плавкой вставки составляет 1,6 от номинального тока: например, предохранитель номинальным током 10 ампер гарантированно сгорит при токе выше 16 ампер[2].

Плавкий предохранитель состоит из двух основных частей: корпуса (патрона) из электроизоляционного материала и плавнкой вставки. Концы плавкой вставки соединены с клеммами, с помощью которых предохранитель включается в линию последовательно с защищаемым потребителем или участком цепи. Плавкая вставка выбирается с таким расчетом, чтобы она плавилась раньше, чем температура проводов линии достигнет опасного уровня или перегруженный потребитель выйдет из строя.

По конструктивным особенностям различают пластинчатые, патронные, трубочные и пробочные предохранители. Сила тока, на который рассчитана плавкая вставка, указывается на ее корпусе. Оговаривается также максимально допустимое напряжение, при котором может использоваться предохранитель.

Основной характеристикой плавкой вставки является зависимость времени ее перегорания от тока (рис.1). Эта кривая снимается экспериментально: берется партия одинаковых предохранителей, которые последовательно пережигаются при разных токах. Замеряются время, по истечении которого вставка перегорает, и ток, проходящий через вставку. Каждому току соответствует определенное время перегорания вставки. По этим данным и строится временная характеристика.

24. Плавкий предохранитель

простейшее устройство для защиты электрических цепей и потребителей электрической энергии от перегрузок и токов короткого замыкания. П. п. состоит из одной или нескольких плавких вставок, изолирующего корпуса и выводов для присоединения плавкой вставки к электрической цепи. Некоторые П. п. наполняют кварцевым песком для лучшего охлаждения плавкой вставки и гашения дуги; иногда П. п. имеют индикаторы срабатывания. Плоские вставки имеют зауженные участки, которые расплавляются в первую очередь. П. п. включается последовательно в электрическую цепь и при расплавлении вставки размыкает её.

24.Плавкий предохранитель –аппарат автоматически отключающий электрическую цепь при коротком замыкании. Цепь отключается при расплавлении плавкой вставки которая нагревается непосредственно током защищаемой цепи. Плавкие предохранители FU включаются в каждую линию питающей двигатель сети между выключателем Q напряжения сети и контактами линейного контактора КМ для асинхронного двигателя и для двигателя постоянного тока. Выбор плавкой вставки предохранителей силовой части электропривода производится по току, который расчитывается таким образом, чтобы при пуске двигателя она не перегорала от пускового тока.

megalektsii.ru

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором

При пуске двигателя с фазным ротором в цепь ротора включается добавочное активное сопротивление Rп — пусковой реостат (рис. 5.3). Пусковой реостат обычно имеет несколько ступеней и рассчитывается на кратковременное протекание тока.

Как показано ранее, при включении активного сопротивления в цепь ротора уменьшается начальный пусковой 1п и увеличивается начальный пусковой момент Мп.

Рис. 5.3. Пуск асинхронного двигателя через пусковой реостат

По мере разгона двигателя сопротивление пускового реостата уменьшают, переходя с одной его ступени на другую. Этот переход может осуществляться как вручную, так и автоматически путем закорачивания части сопротивления с помощью контакторов. Ступени пускового сопротивления рассчитываются так, чтобы при переключениях вращающий момент двигателя менялся в выбранных пределах от Мпmaxдо Мп min.

АСИНХРОННЫЕ КОРОТКОЗАМКНУТЫЕ ДВИГАТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ПУСКОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Улучшение пусковых характеристик за счет увеличения активного сопротивления ротора используется в короткозамкнутых асинхронных двигателях со специальными обмотками на роторе. Наибольшее применение нашли двигатели с глубокими пазами на роторе и двигатели с двойной клеткой на роторе.

Двигатели с глубокими пазами на роторе

Рис. 6.1. Глубокий паз ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя

Рис. 6.2. Распределение плотности тока в стержне ротора по его высоте

У таких двигателей высота паза ротора в несколько раз больше его ширины. В пазах располагается узкий высокий проводник (рис. 6.1). Идея улучшения пусковых характеристик в таком двигателе основана на том, что при скольжениях, близких к единице, когда частота тока в роторе примерно равна частоте сети, в этих проводниках будет наблюдаться вытеснение тока, в результате которого активное сопротивление проводника возрастает, а индуктивное уменьшается. Вытеснение тока в проводниках происходит в результате действия потока пазового рассеяния Фσ1.

На рис. 6.1 показано распределение индукционных линий потока рассеяния в пазу ротора. Если проводник по высоте условно разбить на отдельные элементы равных размеров, то нижние его элементы будут сцеплены с большим числом индукционных линий, чем верхние. В соответствии с этиминдуктивное сопротивление рассеяния нижних элементов будет больше, чем верхних, так как все элементы проводника включены между собой параллельно. Поэтому большая часть тока пройдет по верхним элементам. На рис. 6.2 показано распределение плотности тока J2 по высоте проводника, откуда видно, что ток в проводнике вытесняется в направлении к внешней поверхности ротора. Так как в этом случае по нижней части проводника ток практически не протекает, то его можно не учитывать. Рабочее сечение проводника при этом уменьшается, а активное его сопротивление увеличивается. Индуктивное сопротивление проводника при вытеснении тока уменьшается, так как индукционные линии поля рассеяния в основном сосредоточены в верхней части паза, т. е. поперечное сечение для прохождения потока рассеяния в пазу, а следовательно, и магнитная проводимость уменьшаются.

По мере разгона двигателя частота тока в роторе уменьшается, вследствие чего уменьшаются и различия в индуктивных сопротивлениях элементов проводника. Явление вытеснения тока при этом ослабевает, и распределение тока по высоте проводника выравнивается. По окончании пуска ток в проводнике распределяется практически равномерно, а активное сопротивление обмотки ротора уменьшается по сравнению с его значением при s=1.

Рабочие характеристики двигателей с глубоким пазом имеют тот же вид, что и у обычных двигателей. Но так как из-за большой высоты паза у этих двигателей x2 в рабочем режиме будет больше, чем у обычных, то их рабочие свойства ухудшаются: cos φ1 получается меньше на 2—4%, а максимальный момент — на 10—20 %.

В то же время у двигателей с глубоким пазом увеличивается кратность начального пускового момента и уменьшается кратность начального пускового тока. Обычно у них kпМ = 1,24-1,4 и kпI =4,5-6,5. Отметим, что большинство выпускаемых промышленностью двигателей нормального исполнения имеют углубленные пазы и у них в определённой мере проявляется явление вытеснения тока.

Пуск асинхронных двигателей

Предыдущая3456789101112131415161718Следующая

Работа любого асинхронного двигателя начинается с его пуска. Процесс пуска является переходным процессом. Однако его анализ можно выполнить с помощью статических характеристик и , соответствующих установившимся режимам работы двигателя при различных скольжениях. Это обусловлено быстрым затуханием свободных составляющих токов двигателя. Вынужденные составляющие могут быть рассчитаны по схеме замещения (рис. 4.8). При ток двигателя определяется его сопротивлением короткого замыкания. Величина этого сопротивления в относительных единицах , поэтому начальный пусковой ток составляет . По мере разгона двигателя ток медленно уменьшается (рис. 4.24). Для успешного пуска двигателя начальный пусковой момент должен быть больше внешнего . В начале разгона момент двигателя несколько уменьшается до величины , а затем растет до .

При пуске мощных двигателей большой пусковой ток может вызвать значительное снижение напряжения сети и тем самым ухудшить или даже полностью нарушить нормальную работу смежных электроприемников.

Повышенный пусковой ток представляет опасность и для самого двигателя вследствие увеличения электродинамических усилий в лобовых частях обмотки статора и повышения температуры обмоток. При частых или затяжных пусках температура обмоток может превысить допустимые пределы.

Современные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проектируются с таким расчетом, чтобы они выдерживали прямой пуск от мощной сети. Если напряжение сети при пуске снижается более чем на 10-15%, то применяют реакторный либо автотрансформаторный пуск.

Реакторный пуск

Схема реакторного пуска представлена на рис. 4.25. После разгона двигателя реактор шунтируется выключателем . Величина индуктивного сопротивления реактора выбирается так, чтобы пусковой ток двигателя снизился в раза по сравнению с пусковым током при прямом пуске от сети,