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

Главная » Двигатели




Двигатели





Просмотров 2.4k. 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

Пускатель автотрансформатора — Circuit Globe

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 ответвлений. Стартер подключается к одному конкретному ответвлению для получения наиболее подходящего пускового напряжения. Двухпозиционный переключатель S используется для включения автотрансформатора в пусковую цепь. Когда рукоятка H выключателя S находится в положении ПУСК , первичка автотрансформатора подключена к питающей линии, а двигатель подключен к вторичной обмотке автотрансформатора.

Когда двигатель набирает скорость примерно 80 процентов от номинального значения, ручка H быстро перемещается в положение РАБОТА . Таким образом, автотрансформатор отключается от цепи, а двигатель напрямую подключается к сети и достигает своего полного номинального напряжения. Ручка держится в RUN положение реле пониженного 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.

Лет,

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

Когда полное напряжение В 1 на фазу подается на прямое переключение, пусковой ток, потребляемый от сети, определяется уравнением, показанным ниже: , то 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. Тогда

Подставив значение I stm из уравнения (2) в уравнение (3), получим.

Следовательно,

Поскольку развиваемый крутящий момент пропорционален квадрату приложенного напряжения, пусковой крутящий момент при прямом переключении определяется как:

Аналогично, пусковой момент с автотрансформаторным пускателем

Следовательно,

С автотрансформатором при пуске ток двигателя определяется приведенным ниже уравнением:

Из уравнений (3) и (9) мы можем заключаем, что

Из приведенного выше уравнения (5) получаем,

Здесь уравнение (5) и уравнение (8) показывают, что с автотрансформатором пусковой ток I’ stl от сети и пусковой момент составляют уменьшено до х 2 раз до соответствующих значений при прямом онлайн-пуске.

Теперь, сравнивая уравнение (4) и уравнение (11), получаем

Таким образом, пускатель звезда-треугольник эквивалентен пускателю автотрансформатора с отношением x = 0,58 . Пускатель звезда-треугольник намного дешевле, чем пускатель с автотрансформатором, и обычно используется как для малых, так и для двигателей среднего размера.

Пусковые автотрансформаторы

Пусковые автотрансформаторы

Автотрансформаторы для пуска двигателя снижают пусковой ток за счет понижения приложенного напряжения во время пуска асинхронных и синхронных двигателей.

Прямой запуск двигателя обычно вызывает скачки напряжения и механическую нагрузку на оборудование. Во избежание этого двигатель необходимо запускать при пониженном напряжении, чего можно добиться с помощью автотрансформатора. Автотрансформатор значительно снижает высокий пусковой ток при умеренном пусковом моменте.

Автотрансформаторы

обычно проектируются с отводами напряжения 50%, 65% и 80% от номинального напряжения.

Posted inДвигатель