В момент запуска электродвигателя в его обмотках протекает электрический ток, превышающий номинальный в несколько раз. Это пусковой ток, величина которого зависит от конструкции самого электродвигателя, нагрузки его ротора, характеристики электрической линии и питающего электродвигатель напряжения и тока.
Для применения трёхфазного двигателя в качестве однофазного необходимо убедиться в типе соединения обмоток статора, обмотки которых рассчитаны на напряжение 127/220v и 220/380v. Данные указаны в паспортной табличке.
Вот, когда Вы обнаружите не три и не шесть выводов в клеммной коробке, а более, то перед Вами многоскоростной электродвигатель и подключение его к однофазной сети вызовет определённую трудность. Необходимо будет ‘прозвонить’ каждую обмотку и определить для неё начало и конец либо согласовать дополнительные выводы каждой обмотки.
А если наш трёхфазный электродвигатель двумя выводами подключить к линии однофазного переменного тока, то вращающего магнитного поля в статоре образовываться не будет.
Нет. Магнитное поле всё-таки в нём появляется, но оно является результатом сложения двух магнитных полей, которые вращаются в статоре в противоположные стороны и с одинаковым числом оборотов. В данном случае это поле пульсирующее и оно никак не сдвинет ротор электродвигателя с места, разве что Вы не придадите ему начальное вращение.
Ток потребления в данном случае максимален и приравнивается к току короткого замыкания подобного трансформатора с приближёнными характеристиками к обмоткам электродвигателя.
Другими словами могу сказать, если в подобном пульсирующем электромагнитном поле статора асинхронного двигателя будет находится короткозамкнутый ротор, то оба поля, прямое и обратное, будут стараться повернуть ротор в свою сторону, а в данном случае эти стороны противоположны, и неподвижный ротор не может сам начать вращение. А так как эти электромагнитные поля создают свои моменты, которые компенсируют друг друга, то непосредственно сам пусковой момент такого асинхронного электродвигателя будет равен нулю.
Значит, что бы запустить трёхфазный электродвигатель от однофазной сети, необходимо что бы токи в его обмотках не были симметричными и активная мощность по фазам распределялась неравномерно. То есть подключить к электродвигателю некое электрическое устройство, которое сместило бы фазы токов, что вызовет их несимметрию и в статоре электродвигателя образуется вращающее магнитное поле. Ротор начнёт вращаться.
Иногда у некоторых умельцев в быту имеются установки, на которых установлены трёхфазные электродвигатели, запускаемые в работу от однофазной сети раскручиванием вала в ручную.
Предварительно на вал отключенного электродвигателя наматывают прочный шнур. Для запуска электродвигателя этим шнуром раскручивают его ротор, затем сразу на обмотки статора подают электрическое напряжение. Как только электродвигатель войдёт в режим холостого хода, на его вал подают нагрузку.
Электродвигатель в таких установках может закрепляться как на подвижной платформе, так и жёстко. Нагружают электродвигатель плавным опусканием платформы, на которой установлен двигатель и под действием силы тяжести(вес электродвигателя) шкив вала электродвигателя плотно сцепляется с ремнём, который передаёт вращающий момент далее.
Когда электродвигатель установлен жёстко, то для передачи крутящего момента используют натяжной ролик или натяжной шкив. После запуска электродвигателя плавно натягивают ремень между шкивом вала электродвигателя и шкивом рабочей установки.
Можно использовать вариатор, центробежную муфту сцепления, но конструкция в таком случае усложнится, а нам нужно как проще.
В таких случаях можно сказать, что при включенном в сеть электродвигателе раскручиванием ротора мы смещаем фазы токов ротора относительно фаз токов статора, уменьшаем скольжение и тормозящий момент двигателя. Вращающий момент увеличивается и электродвигатель плавно, но уверенно запускается.
Посмотреть пример
Данный метод очень прост, но неудобен. Применяют его для электродвигателей небольшой мощности и запуска без нагрузки на валу. Есть двигатели, которые легко можно запустить ‘от руки’.
Но наш быт настолько разнообразен, что не обходится без какого-либо электрического аппарата, агрегата или устройства, в котором используются электродвигатели и заметьте без всяких там шнуров для их запуска.
Если электродвигатель асинхронный, то для его запуска всегда используют электрический фазосдвигающий элемент, либо применяют расщепление полюсов для создания пускового момента.
В электроприборах или аппаратах небольших по размеру или малой производительности и небольшой электрической мощности применяют однофазные электродвигатели со средней мощностью около 100wt. В электроаппаратах старого выпуска применялись однофазные конденсаторные электродвигатели( магнитофоны, проигрыватели, мясорубки и др.). В подобных устройствах необходим был большой пусковой момент при малой электрической мощности и при малом габарите электрического аппарата.
А вот в аппаратах, где не было необходимости хорошего момента при запуске и не предъявлялись требования к скольжению использовались однофазные электродвигатели с расщеплёнными полюсами(вентиляторы бытовые, электрополотенце, фены). Наверное, замечали как плавно запускались электродвигатели таких устройств.
Ротор у таких электродвигателей короткозамкнутый, обмотка статора разделена на две части, расположенные напротив друг друга. Полюса статора, на которых размещены обмотки, разрезаны на две части, на одной из которых уложен короткозамкнутый виток. Для чего?
В момент подачи напряжения на обмотку статора, образующееся магнитное поле охватывает короткозамкнутый виток, в котором индуцируется электрический ток большой величины. А так как в витке есть электрический ток, то он создаёт своё магнитное поле, но сдвинутое по фазе от основного поля статора электродвигателя. Что получается?
Та часть статора, на котором размещён виток имеет своё магнитное поле, которое не совпадает по фазе с основным полем и как следствие, ослабляет в своей части поле второй половины статора. И получается, что взаимодействие двух магнитных потоков полюсов каждого статора создают направленное вращающее магнитное поле. Правда, оно не круговое, а больше похоже на эллипс. Для нас это не так уж и важно. Электродвигатель начинает раскручиваться медленно, но уверенно.
Малый пусковой момент — плавный запуск; два полюса на статоре — частота вращения ротора электродвигателя близка к максимально возможной для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором(~3000r/min).
vesyolyikarandashik.ru
На сегодняшний день асинхронные электродвигатели являются самыми распространёнными потребителями электроэнергии в мире и используются повсеместно, начиная от бытовых устройств, таких как пылесос, холодильник или вентилятор и заканчивая крупными промышленными установки, в которых мощность электродвигателей измеряется в мегаваттах. Это насосные станции, конвейеры, горнодобывающие установки, системы вентиляции или дымоудаления и т.д. Согласно статистики в мире используется около 300 миллионов трехфазных асинхронных электродвигателей с напряжением 380В.
Ежегодно около 10% из этих электродвигателей выходят из строя из-за неправильной эксплуатации, перегрузок или аварийных режимов работы. Часто выход из строя связано с процессом пуска асинхронного электродвигателя, когда он должен набрать номинальную скорость вращения в механизмах с большим моментом инерции. Соответственно момент пуска для асинхронного электродвигателя является тяжелым режимом работы с большой механической и электрической нагрузкой. Пусковые токи асинхронного электродвигателя могут превышать номинальные в 10 – 12 раз.
Виды пуска электродвигателей и их особенности
Прямой пуск асинхронного электродвигателя – это наиболее традиционный способ пуска, который используется с момента появления электродвигателей и до настоящего времени. Это наиболее технически просто реализуемое и экономически выгодное решение, позволяющее запустить электродвигатель при номинальном напряжении. При таком способе пуска используется минимальный набор коммутационного оборудования, однако в настоящее время он в основном применяется для пуска электродвигателей небольших мощностей в связи с определенным количеством недостатков, который можно разделить на 2 категории: электрические и механические.
Электрические проблемы:
При прямом пуске асинхронного электродвигателя происходит довольно большой бросок тока, который приводит к падению напряжения в питающей сети. А также может привести к срабатыванию защиты, особенно в случаях, когда не применяется специальные аппараты для защиты электродвигателя. Кроме того, в случае затяжного пуска, длительное протекание тока превышающего номинальный в 6 -8 раз оказывает значительное тепловое и электродинамическое воздействие как на кабель подключенный к электродвигателю, так и на обмотки асинхронного электродвигателя, что приводит к их повышенному износу.
Механические проблемы:
Высокий начальный пусковой момент может привести к значительному толчку и, следовательно, к существенной нагрузке на механизмы электропривода, такие как ремни или крепления узла подшипника. Это вызывает их сокращение срока службы или полный выход из строя. В случае особо ответственных производств простои оборудования в течение времени пока будет производиться ремонт могут привести к значительным убыткам. При останове, как и при пуске, возникают сильные механические вибрации, вызванные переходными процессами. Они не позволяют осуществить синхронную работу нескольких независимых узлов в сложных станках линиях или установках.
Пуск по схеме звезда-треугольник, также является одним из известных способов пуска асинхронных электродвигателей. Этот метод используется для снижения механических нагрузок и ограничения пускового тока. Но и у него есть несколько недостатков. Во-первых, электродвигатель обязательно должен иметь 6 клемм для подключения питания. Во-вторых, для пуска по данной схеме необходимы 3 контактора, что опять же увеличивает стоимость и габариты установки. При переключении со схемы звезда на схему треугольник все равно происходит, пусть и кратковременный, но большой по амплитуде бросок тока. В-третьих, требуется использование двух кабелей от пункта управления до электродвигателя, что в случае длинных линий достаточно дорого. И последний недостаток заключается в том, что останов электродвигателя при подобной схеме подключения точно такой же как и при прямом пуске.
Третий способ пуска – использование устройств плавного пуска.
Устройство плавного пуска – это механическое, электронное или электромеханическое устройство, используемое для плавного пуска или останова электродвигателей. Благодаря применению устройства плавного пуска можно одновременно обеспечить плавный разгон и останов асинхронного электродвигателя, добиться улучшения стабильности электрических сетей, то есть уменьшить броски тока при пуске и значительно уменьшить просадки напряжения в сети при тяжелом пуске. Кроме того, использование систем плавного пуска минимизируют механические перегрузки оборудования при пуске и останове, уменьшает износ механизмов и тем самым увеличивает срок службы асинхронных электродвигателей, редукторов, муфт и других деталей привода. Поэтому самым оптимальным решением по соотношению функционал – стоимость для пуска асинхронных электродвигателей, в случае если нет необходимости постоянного регулирования скорости, являются устройства плавного пуска.
Прочитайте о принципе действия и преимуществах устройств плавного пуска (УПП)
ruaut.ru
Преимущества «плавного» пуска
Принцип запуска асинхронного двигателя с помощью устройства плавного пуска аналогичен автотрансформаторному пуску. Фактически устройство плавного пуска являются регулятором напряжения. Регулятор напряжения преобразует напряжение питающей линии стандартной частоты переменного тока в напряжение, которым можно управлять, посредством изменения угла отпирания тиристоров.
Тиристор представляет собой мощный полупроводниковый прибор. В устройстве плавного пуска установлены по два тиристора, в каждой фазе двигателя. Их соединяют встречно-параллельно, как показано на рисунке.
Изменяя угол отпирания тиристоров, можно добиться постепенного повышения напряжения на двигателе, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения. При этом, не происходит большого скачка крутящего момента и резких бросков тока. Устройства плавного пуска можно использовать и для управления торможением электродвигателя. Устройства плавного пуска стоят немного дешевле преобразователей частоты.
Недостатки метода запуска с помощью устройства плавного пуска
Устройства плавного пуска загрязняют питающую сеть несинусоидальными гармониками (помехами), что негативно сказывается на ее функционировании. С помощью таких устройств обеспечивается подача пониженного напряжения к асинхронному двигателю во время запуска, а затем величина напряжения возрастет до номинальной. При использовании данного пуска не происходит резких выбросов тока. Время пуска и время торможения можно регулировать программно.
Пуск трехфазного асинхронного двигателя с помощью преобразователя частоты
Преобразователи частоты предназначены для пуска и управления электродвигателем. Пуск трехфазного асинхронного двигателя с помощью преобразователя частоты является одним из самых перспективных. Поэтому именно он наиболее часто используется в новых разработках систем управления регулируемыми электроприводами. Принцип его лежит в том, что, меняя частоту и напряжение питания двигателя, можно в соответствии с формулой, изменять его частоту вращения.
Типовая структурная схема пуска трехфазного асинхронного двигателя показана на рисунке
Преимущества
Преобразователь частоты позволяет снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. Причем значения пускового тока и момента можно регулировать в достаточно больших пределах.
Недостатки
Несмотря на все преимущества, пуск с помощью преобразователя частоты не находит такого широкого распространения как прямой пуск, из за высокой стоимости самого преобразователя. Кроме того во время работы такого преобразователя достаточно высок уровень несинусоидальных составляющих тока и напряжения в сети, что значительно ухудшает ее качество.
eprivod.com
Практически в каждом проекте мы сталкиваемся с необходимостью подключения асинхронных двигателей, поэтому нужно знать про основные особенности пуска таких двигателей. В основном – это двигатели вентиляторов и насосов, которые присутствуют в каждом здании.
В интернете по данной теме представлено предостаточно информации, но мне хотелось бы отразить данную тему со стороны проектировщика.
Как можно запустить асинхронный двигатель?
Самый простой и самый дешевый способ пуска асинхронных двигателей – это прямой пуск. Прямой пуск представляет собой присоединение обмоток двигателя непосредственно к сети без изменения электрических параметров сети. Как правило, такой пуск выполняют при помощи электромагнитных пускателей и контакторов.
При малых мощностях двигателей практически всегда применяют прямой пуск. При проектирования возникают ситуации, когда приходится подключать двигатели большой мощности. Четкой границы не существует, но на мой взгляд при подключении двигателей более 50кВт, стоит проверить всю питающую сеть. Дело в том, что для пуска двигателя на валу необходимо создать достаточно большой крутящий момент, поэтому при пуске двигатель развивает большой пусковой ток, в 5-10 раз больше номинального тока. Повышение пускового тока приводит к падению напряжения в сети. Если падение напряжения составит более 15%, то двигатель может просто-напросто не включиться и заодно нарушит работу других электроприемников. Такое может случиться, если питающая трансформаторная подстанция имеет небольшую мощность. В литературе можно встретить такое правило: мощность двигателя должна быть не более 30% мощности трансформатора.
Как запустить асинхронный двигатель в маломощной сети?
В настоящее время для пуска двигателей в маломощной сети широко применяют устройства плавного пуска (УПП). В данных устройствах ограничение тока достигается путем плавного изменения напряжения на обмотках электродвигателях (U/f=const). Таким же образом происходит плавная остановка двигателя. Благодаря УПП снижается вероятность перегрева обмоток, пуск проходит плавно без опасных гидравлических ударов, в случае с насосами.
Выполнить задачу пуска двигателей в маломощной сети могут и частотные преобразователи (ЧП). Частотные преобразователи выполняют функции УПП и значительно расширяют свои возможности. Простыми словами - это более навороченное устройство, по сравнению с УПП и ему стоит посвятить отдельную тему 
Основным недостатком УПП и ЧП является их цена. По сравнению с прямым пуском разница в цене будет не менее чем в 10 раз. Но не стоит забывать, что они отлично справляются со своими прямыми обязанностями: защищают двигатель и сеть от аварийных ситуаций.
Другие способы пуска асинхронных двигателей применяют крайне редко.
Пожалуй, можно еще упомянуть про пуск при пониженном напряжении «звезда-треугольник». Суть данного способа заключается в том, что сначала обмотки двигателя подключаются по схеме звезда, а затем переключаются на схему треугольник. Это позволяет снизить пусковые токи в 3 раза. Такой пуск двигателя достаточно дешевый, всего в 2-3 раза дороже прямого пуска. Я его ни разу не применял.
Какие способы пуска асинхронных двигателей используете вы?
220blog.ru
Самый сложный момент в работе привода с асинхронным электродвигателем – это запуск. И чем мощнее привод – тем этот запуск сложнее. Проблемы, наиболее часто возникают из-за двух характерных особенностей асинхронных двигателей: ограниченного пускового момента и пусковых бросков тока цепи статора двигателя.
Причем первая особенность имеет существенное значение для двигателей, вынужденных запускаться в тяжелых условиях. Это может быть, например, приводной двигатель ленточного конвейера. Конвейер, загруженный углем или рудой специально ради пуска никто очищать не будет. Соответственно, двигателю придется «поднапрячься».
Вторая же, особенность характерна абсолютно для всех случаев. Однако, для двигателей небольшой мощности бросок тока не являет собой большой неприятности.
Нередко, запускаемый асинхронный двигатель имеет мощность, сопоставимую с мощностью трансформатора, обеспечивающего питание электрической сети. И при его запуске возможно «проседание» напряжения на обмотках трансформатора, причем до такой степени, что и сам двигатель не сможет запуститься.
Такое положение вполне может возникнуть при запуске приводного агрегатного двигателя, который приводит во вращение, скажем, вал генератора шагающего карьерного экскаватора.
Таким образом, прямое включение в сеть возможно только для ограниченного количества асинхронных приводов. Они должны иметь возможность запускаться на холостом ходу при полном отсутствии нагрузки, либо иметь существенный резерв по мощности, чтобы решить проблему ограниченного пускового момента.
С другой же стороны, асинхронный электродвигатель для прямого включения в сеть должен быть ограничен по мощности пятью процентами от мощности питающего трансформатора, если к последнему подключена и осветительная сеть.
Если освещение питается от другого трансформатора, то прямым включением можно включать асинхронный двигатель, мощность которого составляет 25 процентов от мощности трансформатора.
Таким жестким требованиям по условиям прямого включения соответствуют асинхронные приводы кран-балок, тельферов, маломощных насосов, вентиляторов, дисковых пил, металло- и деревообрабатывающих станков и т. д.
Для остальных приводов приходится решать проблему сложного пуска. Так, для приводов, имеющих возможность пуска при отсутствии нагрузки, можно предусмотреть схему пониженного напряжения. Для этого в статорную цепь двигателя на момент пуска вводятся мощные дроссели, которые не только ограничивают, но и «сглаживают» ток статора.
Пониженное напряжение делает механическую характеристику двигателя более мягкой, но «разогнаться» до скорости, близкой к номинальной, двигатель сможет. Правда, пусковой момент при этом будет еще более ограничен, с чем и связано требование запуска без нагрузки.
После того, как двигатель разгонится до нужной скорости, дроссели можно будет вывести из статорной цепи – двигатель спокойно будет работать на своей естественной характеристике. Такая схема включения эффективна и наиболее типична для уже упоминавшихся двигателей электромашинных преобразовательных агрегатов.
А для привода конвейера, о котором уже тоже шла речь, подобная схема не подойдет никак из-за малого пускового момента. Здесь более полезной будет схема реостатного пуска с введением дополнительных сопротивлений в цепь ротора. При этом механическая характеристика двигателя становится намного более мягкой, броски тока в статорной цепи уменьшаются, а способность двигателя обеспечивать хороший пусковой момент даже увеличивается.
Если предусмотреть ступенчатое выведение сопротивлений цепи ротора, то можно обеспечить еще и плавность пуска, обеспечив более щадящий режим редуктору и трансмиссии. Разумеется, ротор двигателя для работы в такой схеме должен быть фазным и иметь выводы для подключения сопротивлений.
volt220.ru
Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором можно осуществлять различными способами. Все они отличаются друг от друга и хороши в различных ситуациях по-своему. Мы рассмотрим некоторые из них.
Наиболее распространенным способом запуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором является прямой пуск. Говоря о прямом пуске, мы имеем виду прямое включение в сеть асинхронного двигателя, на номинальном напряжении и постоянной частоте. При этом двигатель достаточно быстро набирает номинальные обороты. Такой способ является наиболее экономически выгодным, потому что не требует затрат на дополнительные устройства.
Прямой пуск применяется в основном для маломощных двигателей, потому что они создают относительно небольшой момент сопротивления в момент запуска. Но даже для его преодоления двигателю требуется произвести значительную работу. Ведь при запуске даже таких маломощных двигателей прямым пуском, можно получить пусковые токи которые превышают номинальные в 10-12 раз! Несомненно, это сказывается на питающей сети, а также кабелях подключенных к АД. Также высокие пусковые токи оказывают значительное влияние на обмотку самого двигателя, что тоже отрицательно на ней сказывается. Еще одним минусом прямого пуска является высокая нагрузка на механическую часть двигателя.
Схема прямого пуска выглядит следующим образом (k – магнитный пускатель)
Если не требуются большие значения пусковых моментов, то на практике часто прибегают к реостатному способу пуска.
Схема реостатного пуска:
Суть способа состоит в том, что в момент пуска, двигатель подсоединен к реостатам, затем с помощью контактора k2, реостаты закорачиваются. Таким образом, часть напряжения питающей сети падает на них, при этом двигатель разгоняется на пониженном напряжении. Это позволяет снизить практически в два раза пусковые токи, по сравнению с токами на полном напряжении и в квадрат раз снизить пусковой момент. Естественно, это лишает этот метод некоторых недостатков, которые присутствуют при прямом пуске. А именно - снижаются нагрузки на механическую часть и просадки напряжения питающей сети. Реостатный пуск довольно распространен на практике.
Рекомендуем к прочтению статью - устройство плавного пуска асинхронного двигателя.
electroandi.ru
Количество просмотров публикации Пуск асинхронных двигателей - 665
Требования к пуску:
1. Пуск должен осуществляться без сложных пусковых устройств;
2. Пусковой момент должен быть максимальным;
3. Пусковой ток должен быть минимальным;
4. Время пуска должно быть минимальным.
На практике используют следующие способы пуска:
1. Прямой пуск.
Применяют для двигателей с КЗ ротором малой и средней мощности.
В момент пуска скорость вращения ротора равна нулю, ᴛ.ᴇ. двигатель находится в режиме короткого замыкания. При этом пусковой ток в 5 – 7 раз превышает номинальный. Бросок пускового тока оказывает неблагоприятное влияние на питающую сеть, особенно, когда ее мощность соизмерима с мощностью двигателя. Также недостатком прямого пуска является сравнительно небольшой пусковой момент.
2. Пуск при пониженном напряжении.
Применяют для асинхронных двигателей с КЗ ротором большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях.
Понижение напряжения может осуществляться следующими способами:
а) Переключение обмоток статора со звезды на треугольник.
Применяется для двигателей, у которых обмотка статора соединяется "треугольником". В момент пуска обмотки соединяются "звездой". При этом напряжение в фазе двигателя снижается в раз, а пусковой ток уменьшается в 3 раза. После разгона двигателя до номинальной скорости обмотку статора переключают на "треугольник".
Недостатками данного способа являются уменьшение пускового момента в 3 раза, а также коммутационные перенапряжения в обмотках двигателя, которые могут привести к пробою изоляции. По этой причине способ недопустим для высоковольтных двигателей.
б) Автотрансформаторный.
При пуске двигателя замыкают контактор К2 (К1 разомкнут). При этом напряжение, подаваемое на двигатель уменьшается в nАТраз. Пусковой ток уменьшается в раз.
После разгона двигателя К2 отключают и включают К1.
Недостатками данного способа пуска является уменьшение пускового момента в раз, а также крайне важно сть наличия автотрансформатора, который используется только при пуске, что экономически не выгодно.
в) Реакторный
При разомкнутом контакторе К2 замыкают контактор К1. Ток из сети попадает в обмотку через реакторы, в которых происходит падение напряжения I1xp. В результате к обмотке статора подводится пониженное напряжение . После разгона двигателя до номинальной скорости замыкают контактор К2, и двигатель работает под номинальным напряжением.
Недостатком этого способа является снижение пускового момента в раз и меньшая выгодность с точки зрения пусковых токов и моментов, по сравнению с автотрансформаторным.
3. Пуск с помощью реостата в цепи ротора.
Применяется для двигателей с фазным ротором.
В цепь ротора включается добавочное сопротивление. Величина сопротивления подбирается таким образом, чтобы пусковой момент равнялся максимальному. По мере разгона двигателя сопротивление цепи ротора уменьшается путем замыкания контакторов К1-К3. После окончания разгона обмотка ротора замыкается накоротко и двигатель работает на естественной характеристике.
Достоинства:
- простота и низкая стоимость;
- максимально возможный пусковой момент.
Недостатки:
- значительные потери мощности в реостате. Поскольку реостаты рассчитаны на кратковременное протекание тока, включать их на долгое время запрещено.
referatwork.ru
