Пуск электродвигателя через автотрансформатор | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Главная » Двигатели




Двигатели





Просмотров 2k. Опубликовано
Обновлено



Запуск трёхфазного электродвигателя осуществляется с помощью автотрансформатора, который соединяется последовательно с электродвигателем во время пуска.

Автотрансформатор обеспечивает пуск при низком напряжении, которое понижается приблизительно на 50-80% от полного напряжения в электрической цепи. В зависимости от заданных параметров напряжение может снижается в один или два этапа. Понижение напряжения, подаваемого на электродвигатель одновременно, приведёт к уменьшению пускового тока и вращающего пускового момента. Если в определённый момент времени к электродвигателю не подаётся питание, он не потеряет скорость вращения, как и в случае с пуском переключением «звезда – треугольник». Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать.

Помимо уменьшения пускового момента, способ пуска через автотрансформатор имеет один недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение , что вызывает скачок тока. Вращающий момент зависит от напряжения подаваемого на двигатель. Значение пускового момента пропорциональны квадрату напряжения.

Рассмотрим более подробно пуск трёхфазного электродвигателя через автотрансформатор на схеме.

При автотранспортном пуске вначале замыкают рубильник 1, соединяющий звездой обмотки автотрансформатора. Затем замыкают рубильник 2, и двигатель оказывается включенным на пониженное напряжение U’1. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в Ка раз, где Ка – коэффициент трансформации автотрансформатора. Ток, измеренный на входе автотрансформатора, уменьшается в К2а раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток в Ка раз меньше вторичного, а поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет Ка х Ка = К2а раз.

После того как ротор двигателя придет во вращение, рубильник 1 размыкают, и автотрансформатор превращается в реактивную катушку. При этом напряжение на выводах статорной обмотки несколько повышается. Включением рубильника 3 на зажимы двигателя подается полное напряжение сети U1н. Таким образом, автотрансформаторный пуск происходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводят напряжение, равное 50-70% от номинального; на второй ступени, где трансформатор служит реактором, напряжение составляет 70-80% от номинального. Так как применение автотрансформатора дает уменьшение пускового тока в К2а раз
I’п = Iп / К2а,
то мощность, на которую должен быть рассчитан пусковой автотрансформатор,
Sa = 3U1н Iп (1 / К2а),
где U1н – номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;
Iп — пусковой ток двигателя при пуске непосредственным включением в сеть.

Автотрансформаторный способ пуска, как и другие способы пуска асинхронных двигателей, основанные на уменьшении подводимого напряжения, сопровождается уменьшением пускового момента, так как величина последнего прямо пропорциональна квадрату напряжения. С точки зрения пусковых токов и пусковых моментов, автотрансформаторный способ пуска выгоднее реакторного, так как при одинаковом уменьшении напряжения пусковой ток при реакторном способе пуска уменьшается в U’1 / U1н раз, а при автотрансформаторном способе пуска – в (U’1 / U1н)2 раз. Но сложность пусковой операции и высокая стоимость аппаратуры несколько ограничивают применение автотрансформаторного способа пуска асинхронных двигателей.















Пуск асинхронных двигателей | Электрические машины

Страница 16 из 51

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,
.
При этом пусковой момент двигателя согласно (4.8) снижается в раз:
.
Поэтому реакторный пуск применяется только в тех случаях, когда условия пуска не являются тяжелыми (пуск на холостом ходу или при малой нагрузке).

Автотрансформаторный пуск

При автотрансформаторном пуске (рис. 4.26) требуется три выключателя. На первом этапе пуска включаются выключатели и . На двигатель подается пониженное напряжение, определяемое коэффициентом трансформации автотрансформатора (АТ):

,
при этом пусковой момент двигателя снижается в раз:
.

Во столько же раз снизится потребляемый из сети ток . Действительно, согласно балансу мощностей на входе и выходе автотрансформатора имеем
.
Отсюда получаем
.
Таким образом, при автотрансформаторном пуске потребляемый ток сети и пусковой момент двигателя снижаются одинаково, что является преимуществом автотрансформаторной схемы перед реакторной. Однако это преимущество достигается ценой значительного удорожания и усложнения схемы. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется при тяжелых условиях пуска для мощных двигателей.

На заключительном этапе автотрансформаторного пуска перед замыканием выключателя следует во избежание короткого замыкания автотрансформатора отключить выключатель .

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором

Для особо тяжелых условий пуска в электроприводах малой и средней мощности применяются асинхронные двигатели с фазным ротором. В этих двигателях задача снижения пусковых токов и повышения пускового момента решается путем ввода в цепь ротора пускового реостата (рис. 4.27, а).
Двигатель пускается с полностью введенным пусковым реостатом. При этом пусковой момент , а пусковой ток . После достижения скольжения замыкается контактор и часть сопротивления пускового реостата закорачивается. Двигатель переходит на характеристику 2 (рис. 4.27, б). Разгон продолжается вновь с повышенным моментом. При закорачивается вторая ступень пускового реостата, и двигатель работает на характеристике 3. После закорачивания последней ступени пускового реостата двигатель переходит на естественную характеристику 4. Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостатном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. Однако двигатели с фазным ротором дороже двигателей с короткозамкнутым ротором и требуют дополнительной пуско-регулировочной аппаратуры.

  • Назад
  • Вперёд

Метод пуска двигателя с пониженным напряжением – помехи напряжения

Пуск двигателей с помощью автотрансформатора широко используется для пуска больших промышленных двигателей благодаря его преимуществу, заключающемуся в обеспечении наивысшего пускового момента при наименьшем пусковом токе по сравнению с другими методами пуска с пониженным напряжением. Они также известны как стартер Korndorfer . Проблем с пуском больших двигателей через линию много, некоторые из них связаны с чрезмерным падением напряжения и отключением чувствительного оборудования и т. д. На практике, если пуск двигателя через линию вызывает падение напряжения более чем на 80%, другие методы пуска необходимо исследовать. Одним из наиболее экономичных и надежных методов пуска при пониженном напряжении является пуск на основе автотрансформатора, который чаще всего используется в пускателях двигателей среднего напряжения.

Ссылка на Калькулятор пуска двигателя , Калькулятор тока двигателя

Пуск через автотрансформатор включает установку автотрансформатора между двигателем и источником. Напряжение, подаваемое на вход автотрансформатора, уменьшается пропорционально настройке «отвода» автотрансформатора на выходе. Типичные настройки ответвлений для пускателей двигателей с автотрансформатором: 50 %, 65 %, 80 %.

Например, для установки ответвления автотрансформатора на 50 %, будет верно следующее:

1 Пусковой ток двигателя:  Пусковой ток двигателя будет уменьшен пропорционально настройке ответвления. Настройка отвода 50 % обеспечивает на 50 % меньший пусковой ток двигателя по сравнению с обычным пуском при полном напряжении.

2 Линейный ток: Линейный ток изменяется пропорционально квадрату приложенного напряжения. Отвод на 50 % снизит линейный ток на 25 % по сравнению с пуском при полном напряжении. Линейный ток определяет просадку (или провал) напряжения в системе во время пуска двигателя. Уменьшение тока пусковой линии поможет уменьшить величину провала пускового напряжения двигателя.

3 Момент двигателя: Момент двигателя зависит от квадрата приложенного напряжения. При настройке отвода 50 % крутящий момент составит только 25 % по сравнению с пуском при полном напряжении.

Автотрансформатор на 80% Отвод

Рассмотрим трехфазный пускатель двигателя на основе автотрансформатора, соединенный звездой, как показано на рисунке ниже.

Схема автотрансформаторного стартераЭквивалентная схема автотрансформаторного стартера

Линейный ток с авто
трансформатор уменьшается квадратично пропорционально настройке отвода авто
трансформатор. Отвод 50% снизит ток в линии на 25%.

Пусковой момент с автотрансформатором изменяется квадратично пропорционально приложенному напряжению. Отвод на 50 % (следовательно, на 50 % меньшее напряжение) снизит крутящий момент двигателя на 25 %.

Расчет пускового тока автотрансформатора

********************************************** ******************************************************* ******************************************************* ****

Работа практического автотрансформаторного пускателя

Схема автотрансформатора
стартер показан ниже. Есть три основных контактора, которые играют решающую роль
в автотрансформаторе пониженное напряжение пуска. Они пусковой контактор ‘S’ , основной
контактор «M» и рабочий контактор
«Р» . Читателям предлагается определить их на рисунке ниже.

Убедитесь, что пусковой контактор «S» соединяет все три фазы системы вместе, создавая нейтральную точку. Эта «нейтраль» будет внутренней по отношению к пускателю и будет иметь нулевой потенциал. Эта точка не должна быть заземлена.

Автотрансформаторный пускательСхема управления автотрансформаторным пускателем

Последовательность пуска автотрансформаторного пускателя следующая:

Когда кнопка пуска
первоначально нажата, катушка пускового реле «SC» получает питание по пути
показано.

 Это, в свою очередь, замыкает нормально разомкнутый контакт пускового реле «SR» и подает питание на катушку главного реле «MC», которая, в свою очередь, замыкает контакт «MR».

В силовой цепи этот
последовательность приводит к замыканию пускового контактора «S» и главного контактора «M»
и двигатель подключается к источнику питания и начинает разгоняться. Для
настройки отвода, показанные на рисунке выше (65 %), только 65 % напряжения питания
подается через обмотки двигателя. При пониженном напряжении, приложенном к
обмотки, двигатель начинает разгоняться и набирать скорость. С уменьшенным
напряжения, полностью нагруженный двигатель перестанет разгоняться через некоторое время. В этот
мгновенное (которое должно быть либо рассчитано, либо установлено на основе проб и ошибок или
прислушиваясь к шуму мотора) ‘переход
реле задержки» разомкнется там, обесточив «катушку пускового реле», которая
размыкает контакт «SR». Эта задержка перехода может быть получена несколькими способами:

1 Выполнение анализа пуска двигателя

2 Наблюдая высокий пусковой шум двигателя и время, когда двигатель прекращает разгон

3 Если реле двигателя имеет автотрансформатор доступных функций, затем используйте один из следующих:

* Текущий базовый переход (наиболее предпочтительный): В этом типе управления переходом реле задержки перехода размыкается только после того, как ток двигателя упадет ниже определенного установленного значения (обычно около 125% полной нагрузки двигателя). В реле необходимо запрограммировать отдельный таймер неполной последовательности, и если ток двигателя не упадет ниже установленного уровня тока за указанное время, реле должно инициировать отключение автоматического выключателя двигателя.

* Переход по току и времени : В этом типе управления переходом реле задержки перехода размыкается только после того, как ток двигателя упадет ниже определенного заданного значения (обычно около 125% полной нагрузки двигателя) и отдельный таймер истек.

* Переход по времени (наименее предпочтительный): В этом типе управления переходом реле задержки перехода размыкается по истечении установленного времени таймера независимо от тока двигателя. Недостаток этой схемы заключается в том, что даже если двигатель заблокирован или по какой-либо другой причине не может разогнаться, или таймер установлен неправильно, контактор ПУСК разомкнется, а контактор РАБОТА замкнется. В случае заклинивания двигателя контактор ПУСК должен будет прервать высокоиндуктивный ток блокировки ротора двигателя, который был причина многих отказов автотрансформатора .

После обесточивания «катушки пускового реле» автотрансформатор
действует как последовательный реактор до момента замыкания рабочего контактора. Это означает
двигатель всегда подключен к источнику питания и нет временного
отключение от источника (как пускатель звезда-треугольник). Сделать к тому, что
двигатель всегда подключен к источнику, не будет большого тока или крутящего момента
пульсация при переходе.

Обесточивание катушки пускового реле
подаст питание на контакт реле работы «RC», который замкнет контактор «RUN». Автотрансформатор
теперь не является частью цепи, и двигатель получает полное напряжение на своей
обмотки и разгонится до своей синхронной скорости. Это пусковая последовательность для большинства коммерческих автомобильных трансформаторов.
стартеры конструкции .

Для остановки двигателя отпустите
кнопка «Стоп» на рисунке выше, которая разблокирует все реле
тем самым размыкая контакторы «Основной» и «Работа».

Типичный пусковой ток автотрансформатора соответствует приведенной ниже схеме.

Пусковая последовательность автотрансформатора для «перехода на основе тока»

Другие соображения

1 Если двигатель соединен звездой, автотрансформатор предпочтительно должен быть соединен звездой, а если двигатель соединен треугольником, то автотрансформатор предпочтительно подключать дельта.

2 Вместо трехфазного соединения звездой можно использовать два однофазных автотрансформатора . Это приемлемо с точки зрения начальной производительности. Однако при использовании двух однофазных автотрансформаторов во время пуска напряжения на клеммах будут временно несбалансированными. Это может вызвать повышенный нагрев при разгоне двигателя.

3 Сообщается о множестве отказов автотрансформатора перенапряжения ответвления. Некоторые соображения по проектированию для смягчения этих инцидентов:

a) Используйте автотрансформаторы с тремя катушками и тремя ножками вместо старой практики использования конструкций с двумя катушками и тремя ножками.

b) Использовать ток как основу перехода, а не только время . Как только ток упадет ниже установленного значения (обычно 125%), может произойти переход. Если ток не падает ниже установленного значения после установленной задержки, пускатель должен быть настроен на отключение по ошибке. Также допустим переход по току и времени (текущее + время).

4 Учитывайте нагрев автотрансформатора (наряду с нагревом двигателя) при принятии решения о максимально допустимых пусках в час. Как и двигатель, автотрансформатор также быстро нагревается во время фазы запуска двигателя. Если между пусками не будет обеспечено достаточное время охлаждения, обмотки могут выйти из строя из-за перегрева.

5 Включите ограничители перенапряжения в пускатель автотрансформатора.

6 Встроенная защита двигателя от перенапряжения для защиты двигателя от переходных процессов, вызывающих повреждение из-за включения вакуумного контактора в пускателе.

Дополнительное чтение:

Дифференциальная защита двигателя, калькулятор тока двигателя, калькулятор пускового тока двигателя

Автотрансформаторный пускатель — шаровая цепь

Автотрансформаторный пускатель подходит для двигателей, соединенных как по схеме «звезда», так и по схеме «треугольник». В этом методе пусковой ток ограничивается с помощью трехфазного автотрансформатора для уменьшения начального приложенного напряжения статора. На рисунке ниже показан двигатель с автотрансформаторным пускателем:

Имеет несколько отводов. Стартер подключается к одному конкретному ответвлению для получения наиболее подходящего пускового напряжения. Двухпозиционный переключатель S используется для включения автотрансформатора в пусковую цепь. Когда ручка H переключателя S находится в положении ПУСК , первичка автотрансформатора подключается к линии питания, а двигатель подключается к вторичной обмотке автотрансформатора.

Когда двигатель набирает обороты около 80 процентов от номинального значения, ручка H быстро перемещается в положение RUN . Таким образом, автотрансформатор отключается от цепи, а двигатель напрямую подключается к сети и достигает своего полного номинального напряжения. Ручка удерживается в положении RUN реле минимального напряжения.

Если напряжение питания пропадает или падает ниже определенного значения, ручка освобождается и возвращается в положение ВЫКЛ. . Тепловые реле перегрузки обеспечивают защиту от перегрузки, когда это необходимо.

На рисунке (а), показанном ниже, показано состояние, когда двигатель напрямую включается в сеть, а на рисунке (б) показано, когда двигатель запускается с помощью автотрансформатора.

Let,

  • Z e10 эквивалентное полное сопротивление в состоянии покоя на фазу двигателя относительно статора
  • В 1 — напряжение питания на фазу.

Когда полное напряжение В 1 на фазу подается на прямое переключение, пусковой ток, потребляемый от источника питания, определяется уравнением, показанным ниже:

При автоматическом пуске через трансформатор, если используется отвод коэффициента трансформации x, тогда напряжение на фазу на двигателе равно xV 1 . Следовательно, при пуске ток двигателя определяется уравнением:

В трансформаторе отношение токов обратно пропорционально отношению напряжений при условии, что током холостого хода пренебречь. т. е.

If I’ stl — это ток, потребляемый от источника питания автотрансформатором.

Posted inДвигатель