Способы пуска асинхронных электродвигателей. Достоинства и недостатки (2008)

В современном производстве применяют электродвигатели самых разных видов. Но наибольшее применение нашли асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они относительно дешевы и требуют, как правило, небольших затрат на эксплуатацию и обслуживание.

У различных производителей пусковые параметры асинхронных электродвигателей могут существенно отличаться при одинаковой номинальной мощности. Использование систем пуска при пониженном напряжении предполагает наличие у электродвигателя высокого пускового вращающего момента при прямом включении (D.O.L). В этом случае уменьшается пусковой ток и пусковой вращающий момент. На технические характеристики оказывает влияние и число полюсов: электродвигатель с двумя полюсами зачастую имеет меньший пусковой вращающий момент, чем электродвигатели с четырьмя и более полюсами (Рис. 1а и 1б).

Напряжение

Трехфазные односкоростные электродвигатели могут использоваться на двух напряжениях. Три фазные обмотки статора соединяются звездой (Y) или треугольником (D) (Рис. 2а и 2б).

Фазные обмотки могут включаться последовательно или параллельно, например, Y или YY На шильдике электродвигателя с короткозамкнутым ротором указывают напряжения для соединения звездой или треугольником, то есть электродвигатель можно подключать к напряжениям 230 В или 400 В. Обмотки соединяются треугольником для 230 В, а при использовании напряжения питания 400 В используется соединение звездой. При изменении напряжения питания следует помнить, что при одинаковой номинальной мощности ток будет зависеть от величины напряжения.

Коэффициент мощности

Электродвигатель всегда потребляет активную мощность, которая преобразуется в механическую работу. Для намагничивания активной стали статора и ротора требуется реактивная мощность, которая является паразитной. На схеме активная и реактивная мощности представлены как P (активная) и Q (реактивная), которые совместно дают мощность S (полная). Соотношение между активной мощностью (кВт) и реактивной мощностью (кВА) называется коэффициентом мощности и обозначается как cos9. Нормальное значение этого коэффициента лежит в пределах 0,7-0,9, при этом небольшие электродвигатели имеют невысокое значение этого параметра, а мощные — высокое.

Скорость

Скорость электродвигателя переменного тока зависит от двух параметров: количество полюсов обмотки статора и частоты напряжения питания. При частоте 50 Гц, электродвигатель будет работать со скоростью равной константе 6000 об./ мин., деленной на число полюсов, а при частоте 60 Гц, константа будет равна 7200 об/мин.

Крутящий момент

Пусковой крутящий момент мотора зависит от мощности электродвигателя. Для небольших электродвигателей мощностью до 30 кВт, он в 2,5-3 раза больше номинального крутящего момента. Для электродвигателей мощностью до 250 кВт типовое значение в 2-2,5 раза больше номинального крутящего момента. Более мощные электродвигатели имеют еще меньший пусковой крутящий момент, иногда даже меньше номинального. Такой электродвигатель невозможно пустить под нагрузкой даже путем пуска прямой подачи напряжения.

Пуск прямой подачей напряжения

Это метод один из самых распространенных способов пуска электродвигателей. Пусковое оборудование состоит из главного контактора и теплового или электронного реле перегрузки. Недостатком этого метода является самый большой пусковой ток, превышающий номинальный в 6-7, а в некоторых случаях и в 10-12 раз. Помимо пускового тока возникает импульсный ток, превышающий номинальный ток в 14 раз. Эти величины зависят от конструкции и размера электродвигателя, при этом менее мощные электродвигатели имеют большие относительные пусковой и импульсный токи. При пуске прямой подачей напряжения пусковой крутящий момент также весьма велик и в большинстве случаев больше необходимого, что приводит к износу и выходу из строя приводимого оборудования.

Пуск переключением соединения звезда-треугольник

Этот способ уменьшает пусковой ток и пусковой крутящий момент. Пусковое устройство обычно состоит из трех контакторов, реле перегрузки и таймера, задающего время нахождения в пусковом положении. Чтобы можно было использовать этот метод пуска, обмотки статора электродвигателя, соединенные треугольником, должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. В этом случае пусковой ток составляет около 30 % от пускового тока, возникающего при пуске прямой подачей напряжения, а пусковой крутящий момент на 25 % меньше возникающего при пуске прямой подачей напряжения (Рис. 3а, 3б и 3в).

Частотные преобразователи и системы плавного пуска

Развитие элементной базы позволило создать новые классы оборудования для управления режимом электродвигателя. Были созданы частотные системы и системы плавного пуска, которые отличаются назначением и принципом работы.

Частотные преобразователи управляют режимом работы электродвигателя в течении всего периода работы, контролируя основные электромеханические параметры. Принцип работы основан на преобразовании переменного тока 50 Гц в постоянный, и далее методом высокочастотной модуляции (ЧИМ или ШИМ) преобразуется напряжение постоянного тока в переменное с регулируемой частотой (Рис. 4 а). Это позволяет управлять режимом работы электродвигателя изменением частоты на выходе привода. За счет управления частотой при пуске номинальный вращающий момент может быть достигнут на низкой скорости. Другой полезной функцией является мягкая остановка. Также данное устройство позволяет стабилизировать пользовательский параметр при изменяемых внешних характеристиках — например, давление в трубопроводе высотного дома поддерживается неизменным независимо от потребления.

В основе работы системы плавного пуска лежит принцип фазового регулирования, что позволяет при малом напряжении на электродвигателе минимизировать пусковой ток и крутящий момент (Рис. 4 б). На первом этапе запуска напряжение, подаваемое на электродвигатель, настолько мало, что механические усилия минимальны. Постепенно напряжение и крутящий момент возрастают, и механизмы начинают разгоняться. Одним из преимуществ этого метода пуска является возможность точной регулировки крутящего момента, независимо от наличия нагрузки. Особенностью является бережное отношение к приводимому механизму. Другой функцией системы мягкого пуска является мягкая остановка.

Пуск прямой подачей напряжения

Осуществляется подачей полного напряжения без последующей коммутации. Характеризуется максимальными пусковыми токами и ударным воздействием на приводимые механизмы. Применяется для маломощных устройств без особых требований к оборудованию.

Пуск переключением звезда-треугольник

Обеспечивает снижение бросков пускового тока, пониженный пусковой крутящий момент, что обеспечит плавный разгон оборудования. Данный способ пуска позволяет производить пуск оборудования в условиях ограниченного питания, когда технические характеристики питающей сети не позволяют произвести пуск прямой подачей электроэнергии

Кстати, в ассортименте продукции ТМ IЕК есть автомат, позволяющий решить задачу пуска электродвигателя независимо от схемы включения. Это контакторы КМИ в оболочке. Для реализации схемы «звезда-треугольник» нужно использовать реверсивные пускатели, тепловые реле и различного рода дополнительное оборудование к ним. Для систем частотного регулирования и плавного пуска выпускается широкий ассортимент автоматических выключателей серии ВА88-ХХ.

Оборудование Пускового устройства на примере автоматов ТМ IEK

Пусковое устройство состоит из 2-х силовых контакторов типа КМИ или КТИ ( в зависимости от мощности электродвигателя) и промежуточного контактора КМИ с пневматической приставкой ПВИ, позволяющей получать выдержку времени на время разгона электродвигателя при пуске.

Пуск по схеме звезда-треугольник

Пуск производится при срабатывании контактора К1 (к питающей сети подключаются обмотки электродвигателя соединенные звездой). Электродвигатель начинает разгоняться.

В зависимости от типа механизма, приводимого в движение электродвигателем, и возможности питающей сети, производится регулировка выдержки времени на приставке ПВИ, установленной на промежуточном контакторе. По истечении времени происходит отключение контактора К1 и включение контактора К2, обмотки электродвигателя переключаются на соединение «треугольник», и электродвигатель достигает номинальной частоты вращения.

Схема (Рис. 5) спроектирована с учетом изготовления из стандартных комплектующих, минимизации расходов и повышения надежности конечного изделия. Законченное устройство может быть размещено в стандартной металлооболочке подходящего размера из ассортимента ТМ IEK.

Способы пуска электродвигателей насосов

Прямой пуск

Этот способ пуска отличается от других своей простотой. Однако в момент подключения двигателя к сети в цепи статора возникает большой пусковой ток, в 5-7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При малой инерционности исполнительного механизма скорость двигателя очень быстро возрастает до установленного значения, и ток спадает, достигая величины, соответствующей нагрузке двигателя. Но значительный бросок тока в цепи двигателя влияет на питающую сеть и при недостаточной мощности последней это влияние может выразиться в заметных колебаниях напряжения сети. При реализации пуска подачей полного напряжения на статор асинхронного двигателя имеют место два неблагоприятных фактора, а именно: — большая кратность начального пускового тока, которая достигает (6-10) In, — колебательный затухающий характер пускового момента двигателя. Последствия действия этих факторов: большой начальный пусковой ток вызывает значительные просадки напряжения на питающих шинах (при соизмеримой мощности трансформатора и двигателя), что нарушает работу, как других потребителей, так и самого двигателя (затягивание пуска). Большой пусковой ток вызывает также значительные термические перегрузки обмотки, следствием чего может быть ускоренное старение изоляции, ее повреждение и, как результат, межвитковое короткое замыкание. Значительные колебания момента двигателя на начальном этапе пуска, которые могут превышать 4-5 кратное значение номинального момента, создают неблагоприятные условия для работы механики.

Прямой пуск означает, что электродвигатель включается прямым подключением к источнику питания при номинальном напряжении. Прямой пуск применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насоса. Прямой пуск от сети является самым простым, дешёвым и самым распространённым методом пуска. Если поступающий ток от сети не имеет специальных ограничений, такой метод является наиболее предпочтительным.

Звезда-треугольник

Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмотки статора треугольником, у которых фазное напряжение равно напряжению сети, может быть применен пуск в ход переключением обмотки статора со звезды на треугольник. В момент подключения двигателя к сети переключатель устанавливают в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной звездой. В этом случае фазное напряжение на статоре понижается в √3 раз. Во столько же уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении треугольником он больше фазного в √3 раз. Следовательно, применение способа пуска в ход переключением статорной обмотки со звезды на треугольник дает уменьшение пускового (линейного) тока в три раза по сравнению с пусковым током при непосредственном подключении двигателя к сети. После того, как ротор двигателя разгонится до скорости, близкой к номинальной, переключатель быстро переводят в положение «треугольник». Возникший при этом бросок тока обычно невелик и не влияет на работу сети. Однако описанный способ пуска имеет серьезный недостаток. Дело в том, что уменьшение фазного напряжения в √3 раз при пуске влечет за собой уменьшение пускового момента в (√3)2 = 3 раза, так как пусковой момент двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения. Такое значительное уменьшение пускового момента ограничивает применение этого способа пуска для двигателей, включаемых под нагрузкой на валу. Для механизмов с небольшим моментом инерции, например погружных насосов, пуск по методу «звезда-треугольник» не очень эффективен либо даже неэкономичен. Дело в том, что диаметр погружных насосов и их приводных электродвигателей невелик. Поэтому масса рабочего колеса насоса мала, вследствие чего мал и момент инерции. В результате погружным насосам для разгона от 0 до номинальной скорости об/мин. требуется не более пары десятков периодов напряжения сети. Это означает также, что насос при отключении конфигурации «звезда» и перед переходом к «треугольнику» (переключении тока) очень быстро, практически сразу же, останавливается. Следует отметить, что слишком долгая эксплуатация электродвигателя в режиме звезды приводит к его перегреву и, следовательно, сокращает срок службы. Поэтому рекомендуется заменять схемы пуска «звезда-треугольник» на устройства плавного пуска.

Устройства плавного пуска УПП

Полностью устранить вышеперечисленные проблемы можно, если осуществлять плавный пуск асинхронного двигателя. Современные средства преобразовательной техники позволяют использовать два принципа управления двигателем при пуске: — плавное нарастание напряжения при фиксированной частоте питания и формирование в определенной степени кривой скорости; для этой цели применяются плавные пускатели. Принцип «плавного» пуска основан на полупроводниках. Через энергетическую цепь и цепь управления, данные полупроводники понижают начальное напряжение электродвигателя. Это приводит к уменьшению вращающего момента электродвигателя. В процессе пуска мягкий пускатель постепенно повышает напряжение электродвигателя, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения, не образуя большого вращающего момента или пиков тока. Плавные пускатели могут использоваться также для управления торможением электродвигателя.

Устройства плавного пуска — лучшая альтернатива запуску двигателя по схеме «звезда- треугольник». Преимущества использования устройств плавного пуска для насосов:

• Снижаются гидравлические удары в трубах во время пусков и остановок

• Минимизируется механическое напряжение на валу двигателя

• Снижается пусковой ток

• Защита от низкого тока предотвращает повреждение из-за блокированной трубы или низкого уровня воды

• Функция автоматического перезапуска обеспечивает непрерывную работу автономной насосной станции

• Защита от опрокидывания фазы предотвращает повреждение из-за обратного вращения насоса

• Защита от мгновенной перегрузки предотвращает повреждение из-за мусора, попадающего в насос

Пуск с помощью частотного преобразователя

Частотный преобразователь, представляет собой электронное статическое устройство, предназначенное для управления асинхронного или синхронного электродвигателя переменного тока. На выходе преобразователя формируется электрическое напряжение с переменной амплитудой и частотой. Название «частотный преобразователь» обусловлено тем, что регулирование скорости вращения двигателя осуществляется изменением частоты напряжения питания, подаваемого на двигатель от преобразователя. Инвертер преобразует напряжение питающей сети 220В/380В частотой 50Гц в выходное импульсное напряжение, которое формирует в обмотках двигателя синусоидальный ток частотой от 0 до 400 Гц и выше. Частотный преобразователь дает возможность регулировки частоты оборотов двигателя переменного тока, изменяя характеристики электросети. В зависимости от настроек частотного преобразователя, когда подается низкое напряжение, насос может работать на низких оборотах. При небольшой потребности в водозаборе работа насоса на пониженной мощности экономит электроэнергию и увеличивает ресурс двигателя. Но, самое главное, в момент пуска насоса двигатель начинает работать с самой маленькой частотой, постепенно разгоняясь до заданных оборотов, что исключает гидравлический удар. Частотно-регулируемый электропривод, в общих чертах состоит из трехфазного электродвигателя переменного тока и инвертера, который обеспечивает, как минимум, плавный пуск электродвигателя, его остановку, изменение скорости и направления вращения. Возможность подобного регулирования улучшает динамику работы электродвигателя и, тем самым, повышает надежность и долговечность работы технологического оборудования. Более того, инвертер позволяет внедрить автоматизацию практически любого технологического процесса. При этом создается система с обратной связью, где инвертер автоматически изменяет скорость вращения электродвигателя таким образом, чтобы поддерживать на заданном уровне различные параметры системы, например, давление, расход, температура, уровень жидкости и т.п. За счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки, потребление электроэнергии в насосных, вентиляторных, компрессорных и др. агрегатах снижается на 40-50%, а пусковые токи, составляющие 600-700% от номинального тока и являющиеся бичом для пуско-регулирующей аппаратуры, исчезают совсем. Таким образом, применение регулируемых электроприводов на основе частотных преобразователей позволяет создать новую технологию энергосбережения, в которой не только экономится электрическая энергия, но и увеличивается срок службы электродвигателей и технологического оборудования в целом.

1) Какие существуют способы пуска ад? Какие они имеют достоинства и недостатки?

1)
прямой пуск.
Пуск двигателя осуществляется напрямую,
подачей питания на обмотку статора.
Этот способ наиболее экономичный, так
как не требует дополнительных устройств
для запуска. Но, чаще всего такой способ
применяется для маломощных двигателей,
так как пусковые моменты и токи при
таком способе достигают больших значений
и способны повредить не только сам
двигатель, но и механические привода
соединенные с ним.

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.

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, k_м и
др.).

Этот
способ заключается в использовании
трехфазного индуктивного сопротивления,
т.е. между каждой питающей фазой и каждой
приемной фазой обмотки статора
асинхронного двигателя включена катушка
индуктивности. Это позволяет замедлить
процесс нарастания тока.

реакторный
пуск.
При пуске двигателя последовательно с
обмоткой статора включают пусковой
реактор (ПР). За счет падения напряжения
на ПР напряжение на статоре асинхронного
двигателя уменьшается. Поэтому снижается
пусковой ток двигателя. После разгона
ПР шунтируют.

Реакторный
пуск осуществляется следующим образом.
Сначала двигатель получает питание
через трехфазный реактор (реактивную
или индуктивную катушку), сопротивление
которого ограничивает величину пускового
тока. При этом ток из сети поступает в
обмотку статора через реакторы, на
которых происходит падение напряжения
за счет индуктивного сопротивление
реактора. В результате на обмотку статора
подается пониженное напряжение. По
достижении нормальной частоты вращения
включается выключатель, который шунтирует
реактор, в результате чего на двигатель
подается нормальное напряжение сети.

Более
универсальным является способ с
понижением подводимого к двигателю
напряжения посредством реакторов
(реактивных катушек — дросселей). Порядок
включения двигателя в этом случае
следующий. При разомкнутом рубильнике
2 включают рубильник 1. После разгона
ротора двигателя включают рубильник 2
и подводимое к обмотке статора напряжение
оказывается номинальным.
Недостаток этого способа пуска состоит
в том, что уменьшение напряжения в
раз сопровождается уменьшением пускового
момента Мп враз.

3)
Способ пуска асинхронного
двигателя переключением
со звезды на треугольник,
применяется в установках, где нагрузка
на валу минимальна или вообще отсутствует.
Для того чтобы осуществить данный вид
пуска, нужно чтобы основной схемой
включения двигателя был треугольник.
В начальный момент времени обмотка
 соединяется по схеме звезда,
запускается, происходит разгон до
некоторого значения, а затем переключают
на треугольник. Таким образом, добиваются
уменьшения токов в момент пуска. Но, с
уменьшением токов, уменьшаются и моменты,
именно поэтому не рекомендуется
использовать этот способ для двигателя
с нагрузкой на валу.

4)
Пуск асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором при пониженном
напряжении.
В тех случаях, когда из-за большого
падения напряжения в сети прямой пуск
для короткозамкнутых двигателей
недопустим, применяют подключение их
обмоток статора в первый момент пуска
на пониженное напряжение, при этом
пусковой ток уменьшается, что приводит
к снижению падения напряжения в сети.

Недостатком
такого способа пуска является снижение
начального пускового момента
пропорционально квадрату напряжения.

Для
асинхронных двигателей, работающих при
соединении обмоток статора треугольником,
можно применить пуск переключением
обмотки статора со звезды на треугольник.
В момент подключения двигателя к сети
переключатель ставят в положение
«звезда», при котором обмотка статора
оказывается соединенной в звезду. При
этом фазное напряжение на статоре
понижается в
раз.
Во столько же раз уменьшается и ток в
фаз­ных обмотках двигателя. Кроме
того, при соединении обмоток звездой
линейный ток равен фазному, в то время
как при соединении этих же обмоток
треугольником линейный ток большефазного
в раз. Следовательно, переключив обмотки
статора звездой, мы добиваемся уменьшения
линейного тока в ()² =
3 раза.
После
того как ротор двигателя разгонится до
частоты вра­щения, близкой к
установившейся, переключатель быстро
перево­дят в положение «треугольник»
и фазные обмотки двигателя ока­зываются
под номинальным напряжением. Возникший
при этом бросок тока до значения I^/_пΔ
является
незначительным.

« Опытное изучение способов пуска трехфазного асинхронного двигателя».

Способы пуска асинхронных электродвигателей | Блог компании ПРК

З винаходом електродвигуна людство вийшло на новий технологічний рівень розвитку. Однак по мірі ускладнення конструкції силових агрегатів і нарощування потужності, стали виникати питання в стилі, як забезпечити пуск асинхронного двигуна, щоб він прослужив довго? У цій оглядовій статті ми дамо відповідь на це питання, плюс, розглянемо асинхронні двигуни в цілому: сферу їх застосування, технічні особливості.

Почнемо з загальних моментів. Двигуни асинхронного типу застосовуються повсюдно починаючи від побутових приладів начебто холодильників, пилососів, і закінчуючи установками, які працюють на підприємствах промислового сектора. Конвеєри, насоси, системи видалення диму, вентиляції, сурмові підйомники – в усіх цих механізмах ключовою ланкою виступає електроустановка асинхронного типу.

Незважаючи на значний обсяг агрегатів, що працюють у світі, а це близько 300 млн одиниць, близько 10% моторів від цього числа регулярно виходять з ладу із-за неправильної експлуатації. Проблема частих поломок зачіпає запуск асинхронного двигуна, а точніше, помилки при його організації. Потрібно розуміти, що складність моменту пуску тісно пов’язана з потужністю установки. Чим вище це значення, тим складніше забезпечити старт так, щоб він був плавним і одночасно досить потужним для швидкого набору паспортних обертів.

Пам’ятаємо, що є номінальні і пускові струми. Номінальне значення – це величина, з якої агрегат працює при досягненні значень режимних. Пусковий струм – значення, необхідне тільки для розкрутки стартера. Пускові показники перевищують номінальні у 10 і більше разів.

Вибираючи пусковий пристрій електродвигуна, враховуйте, що однофазні асинхронні двигуни менш вимогливі до стартових струмів.

Типи пуску, особливості спрацьовування

Першим ділом позначимо підходи до набору режимної швидкості. За техніко-механічної градації розрізняють три версії схем для забезпечення початкового імпульсу:

1. Прямий пуск.

2. Запуск за допомогою схеми «зірка-трикутник».

3. Старт з використанням пристроїв плавного пуску.

Розглянемо кожне з рішень в найдрібніших подробицях.

Прямий імпульс

На зорі винаходу асинхронних агрегатів, такої дилеми, як способи пуску трифазного асинхронного двигуна не існувало, так як двигуни стартували безпосередньо. Примітно те, що і сьогодні прямий пуск залишається затребуваним і популярним методом. Це найбільш проста з точки зору технічної реалізації схема, не вимагає додаткових фінансових витрат, так як для її налагодження досить мати базовий набір проводів.

І все ж прямої старт має свої обмеження. Він застосовний тільки для двигунів малої потужності, так як має ряд технічних недоліків, обумовлених електричними і механічними обмеженнями.

Вивчаючи способи пуску асинхронного двигуна, підключеного безпосередньо, можна помітити, що при першому імпульсі відбувається великий стрибок струму. Цей імпульс призводить до пониження напруги мережі, що негативно позначається на якості роботи інших механізмів і може привести до спрацьовування захисних автоматів. Ситуація посилюється при затяжному пуску, який зазвичай пов’язаний з високою потужністю установки. Період тривалого старту підвищує навантаження в 6-8 разів. У підсумку кабель перегрівається, як і обмотки мотора. Одним словом, такі «болісні» маніпуляції серйозно знижують експлуатаційний ресурс електродвигуна.

Крім електричних, має прямий пуск і механічні проблеми. Стартовий імпульс призводить до ривка, який передається приводних ременів, підшипників, кріплень та інших важливих елементів конструкції. Під удар потрапляє не тільки трифазний асинхронний електродвигун, але й усі допоміжні вузли, без яких навіть повністю справний мотор не здатний працювати на 100%. Простій протягом доби на великому підприємстві прирівнюється до багатомільйонних збитків, тому підключати высокооборотистые установки до мережі безпосередньо вкрай не рекомендується!

Пуск за допомогою схеми зірка-трикутник

Продовжуючи розбирати способи пуску асинхронних двигунів, ми дісталися до другого рубежу. Пуск, при якому задіюється особлива схема розводки обмоток, сприяє зниженню механічної навантаження при початковому ривку. Секрет полягає в обмеженні значення первинного імпульсу. Спосіб хороший і дієвий, але не ідеальний.

Недоліки

1. Для підключення «зірка-трикутник» потрібно 6 клем, які є не у кожної моделі двигуна.

2. Потрібно мінімум 3 — контактора, які відчутно збільшують габарити і вартість двигуна.

3. Необходимо протянуть два кабеля от установки к пункту управления. Если пункт управления располагается далеко, это потребует приличных финансовых вложений.

Ну и самый главный недостаток схемного старта заключается в остановке ротора. Он прекращает свою работу так же как и в случае прямого соединения, то есть, резко.

Все выше рассмотренные виды пуска асинхронного двигателя считаются компромиссными, так как наряду с плюсами имеют немало минусов, ограничивающих, то функционал, то мощность, то период эксплуатации. Остается рассмотреть третий, наиболее интересный и современный подход к организации запуска электромотора.

Плавный запуск электродвигателя: особенности, сильные стороны

С технической точки зрения, плавный пуск асинхронного двигателя – это система, которая может быть организована посредством электронного, механического или гибридного электромеханического узла. Главным достоинством использования этого подхода считается мягкий разгон ротора без рывков, и такое же мягкое торможение.

Если оценивать глобально, то пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором через узел «смягчения», оказывает положительное влияние на всю электросеть, которая не испытывает перегрузок, просадок, скачков. Стабильность повышается, а вместе с ней продлевается эксплуатационный период дорогостоящего оборудования.

Принцип мягкого старта основан на работе полупроводников, которые понижают первичное напряжение двигателя и постепенно возвращают его в норму по мере набора оборотов.

В настоящее время применяются специализированные устройства плавного пуска двигателя и преобразователи частоты. Преобразователи частоты стоят дороже, плюс, добавляют в сеть синусоидные искажения, но зато существенно расширяют функционал двигателя посредством смены частоты тока.

способы пуска асинхронного двигателя — презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: способы пуска асинхронного двигателя

Призентация
студентов группы 3-АТП
Калмыкова Дмитрия
Филипповой Марии

Изображение слайда

2

Слайд 2: Первый способ пуска «Прямой пуск»

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, а) и разгоняют автоматически по естественной механической характеристике М от точки П, соответствующей начальному моменту пуска, до точки Р, соответствующей условию М = М ст. Ускорение при разгоне определяется разностью абсцисс кривых М и М ст и моментом инерции ротора двигателя и механизма, который приводится во вращение. Если в начальный момент пуска М п < М ст, двигатель разогнаться не сможет.

Изображение слайда

3

Слайд 3: Схема «прямого пуска» асинхронного двигателя и графики изменения моментов и тока

Изображение слайда

4

Слайд 4: Плюсы и минусы «Прямого пуска»

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, k м и др. ).

Изображение слайда

5

Слайд 5: Пуск при пониженном напряжении

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:

Изображение слайда

6

Слайд 6: Схема пуска при понижения напряжения

Изображение слайда

7

Слайд 7: Плюсы и минусы

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.

Изображение слайда

8

Слайд 8: Пуск с помощью реостата в цепи ротора

Этот способ применяют для пуска двигателей с фазным ротором. Если в цепь ротора включить пусковой реостат R п, то активное сопротивление цепи ротора увеличится, вследствие чего точка К на круговой диаграмме (рис. 4.30, а) сместится ближе к точке О (точка К’ ). При этом максимальный момент (отрезок А м Е м ) не изменяется, а пусковой момент возрастает от значения М п до М’ п, так как увеличивается отрезок КЕ п, пропорциональный этому моменту. Одновременно повышается критическое скольжение, а поэтому зависимость М =f ( s ) сдвигается в область больших скольжений, а зависимость п 2= f ( М ) — в область меньших частот вращения (рис. 4.30, 6 и в, кривые 1—4).
Для того чтобы пусковой момент был равен максимальному, необходимо так подобрать сопротивление пускового реостата R п, чтобы точка К’ находилась вблизи точки А м. Это условие выполняется при R’ п + R’ 2 + R 1 ≈ X 1 + X’ 2. Включение сопротивления R пуменьшает также и пусковой ток двигателя, так как в этом случае

Изображение слайда

9

Последний слайд презентации: способы пуска асинхронного двигателя: Плюсы и минусы

Недостатком данного способа является его относительная сложность и необходимость применения более дорогих двигателей с фазным ротором. Кроме того, указанные двигатели имеют несколько худшие рабочие характеристики, чем двигатели с короткозамкнутым ротором такой же мощности (кривые η и cos φ1 проходят ниже). В связи с этим двигатели с фазным ротором применяют только при тяжелых условиях пуска, когда необходимо развивать максимально возможный пусковой момент.

Изображение слайда

Как запустить асинхронный двигатель. Схемы для асинхронных двигателей

Для асинхронного двигателя мы его уже освоили, поэтому осталось только соединить разработанные узлы в одну принципиальную схему. 1 и 2 выводы схемы управления посажены на фазы С1 и С3, а электродвигатель подключен к выходу теплового реле, вот и вся схема подключения асинхронного двигателя через пускатель.

Смотри, если снять блокировку пусковых кнопок с контактами КМ1.1 и КМ2.1, то при отпускании кнопок пускатели отключатся. Где-то это может быть неудобно, но в некоторых считается обязательным.
  В этой схеме небольшой недостаток: я описал трехфазное подключение теплового реле, а на рис. 3 задействованы только две его фазы. Ничего страшного, можно сделать такое подключение теплового реле, но получится схема подключения асинхронного двигателя с использованием двухфазного теплового реле.

запуск двигателя

звезда треугольник

Вы когда-нибудь замечали как? Так при запуске мощного электродвигателя напряжение в сети падает из-за большого пускового тока. Для снижения пускового тока придумали двигатель звезда треугольник звезда с фазированным запуском двигателя (треугольник рассчитанный на 380В). Каждая фаза статора имеет свою обмотку, имеющую начало и конец, и они выведены на клеммную коробку.

  Важно значение начала и конца: например, при соединении обмоток треугольником конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй — с началом третьего, а конец третьего — с началом первого. По другому двигатель не потянет. В коробке переключение со звезды на треугольник производится перемычками с4-с5-с6 на с1-с4, с2-с5, с3-с6. Но при пуске не вскрывать коробку и не переставлять перемычки, для этого и придумали пуск с помощью двух контакторов КМ2 и КМ3, заменив эти пластины.

  Как это сделать? В первую очередь снимите перемычки, затем подключите все выводы обмоток к контакторам КМ1, КМ2 и КМ3 согласно схеме (рис. 4).
Как работает такая схема? При нажатии пусковой кнопки SB2 включается главный контактор КМ1, который своим контактом КМ1.2 запускает реле времени ТТ и замыкает пусковую кнопку контактом КМ1.1. При этом включается контактор КМ3, который соединяет обмотки статора в звезду, и своим контактом КМ3 размыкает цепь катушки КМ2 во избежание случайного включения. Старт по звезде осуществлен.
  После разгона контакт реле времени КТ1.2 размыкается, катушка контактора КМ3 обесточивается, контакт КМ3 возвращается в исходное положение. В это время контакт реле времени КТ1.1 замыкается, включает катушку контактора КМ2, замыкая обмотки треугольника и катушку КМ3, включая ее контакт КМ2. Теперь двигатель стал работать на нужном треугольнике.
  Очень важно настроить реле времени так, чтобы момент его срабатывания соответствовал полному ускорению на звезде.
  Примечание: цепь управления подключается к 220В, то есть к фазе и к «нулю» N, схема подключения двигателя через пускатель в грузоподъемных механизмах должна работать только от 380В, 220В можно подключать через 380/220В трансформатор.
 Проблема большого пускового тока эффективно решается подключением

Трехфазные двигатели

В рубрике «Общие» рассмотрим, как запустить трехфазные асинхронные двигатели  с короткозамкнутым ротором. В настоящее время существуют различные способы запуска асинхронных двигателей. При запуске двигателя должны соблюдаться основные требования. Запуск должен происходить без использования сложных стартеров. Пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи как можно меньшими. Современные электродвигатели являются энергоэффективными двигателями и имеют более высокие пусковые токи, что заставляет уделять больше внимания способам их пуска. Когда на двигатель подается напряжение питания, возникает импульсный ток, который называется пусковым током.

Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5-7 раз, но его действие кратковременно. После выхода двигателя на номинальные обороты ток падает до минимума. В соответствии с местными нормами и правилами, для снижения пусковых токов используются различные способы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. При этом необходимо обратить внимание и на стабилизацию питающего напряжения. Говоря о способах пуска, снижающих пусковой ток, следует отметить, что пусковой период не должен быть слишком продолжительным. Слишком длительные периоды пуска могут привести к перегреву обмоток.

Прямой запуск

Самый простой и наиболее часто используемый способ пуска асинхронных двигателей — прямой пуск. Прямой пуск означает, что электродвигатель запускается напрямую путем подключения к сетевому напряжению. Прямой пуск применяют при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насосом. На (рис. 1) представлена ​​схема прямого пуска асинхронного двигателя.

Подключение двигателя к электрической сети происходит с помощью контактора (исполнительного механизма). Реле перегрузки необходимо для защиты двигателя во время работы от перегрузки по току. Двигатели малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмоток статора к питающей сети пусковые токи, возникающие при пуске, не создавали чрезмерных электродинамических усилий и повышения температуры двигателя, с точки зрения механической и термической прочности. . Переходный процесс в момент пуска характеризуется очень быстрым затуханием свободного тока, что позволяет пренебречь этим током и учитывать только установившееся значение тока переходного процесса. На графике (рис. 1) представлена ​​характеристика пускового тока при прямом пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Прямой пуск от сети — самый простой, дешевый и наиболее часто используемый метод пуска. При таком пуске происходит наименьший нагрев обмоток двигателя при включении по сравнению со всеми другими способами пуска. Если жестких ограничений по току нет, то этот способ запуска является наиболее предпочтительным. В разных странах действуют разные правила и положения по ограничению максимального пускового тока. В таких случаях необходимо использовать другие способы запуска.

Для малых электродвигателей пусковой момент будет составлять от 150% до 300% номинального момента, а пусковой ток — от 300% до 700% номинального значения или даже выше.

Пускатель звезда-треугольник используется для трехфазных асинхронных двигателей и используется для уменьшения пускового тока. Следует отметить, что переключение звезда-треугольник может быть запущено только в тех двигателях, у которых есть начала и концы всех трех обмоток. Пульт пускателя звезда-треугольник состоит из следующих компонентов: трех контакторов (пускателей), реле максимального тока и реле времени, управляющего переключением пускателей. Для возможности использования этого способа пуска обмотки статора электродвигателя, соединенные по схеме «треугольник», должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. Обычно электродвигатели рассчитаны на 400 В с соединением треугольником (∆) или 690 В при соединении звездой (Y). Такую унифицированную схему подключения можно использовать и для пуска двигателя при более низком напряжении. Схема включения звезда-треугольник звезда показана на (рис. 2)

Пусковой треугольник звезда

В момент пуска питание обмоток статора подключается по схеме звезда (Y). Контакторы К1 и К3 замкнуты. Через определенный промежуток времени, в зависимости от мощности двигателя и времени разгона, происходит переход в режим запуска «треугольник» (∆). При этом контакты пускателя К3 размыкаются, а контакты пускателя К2 замыкаются. Управляет переключением контактов пускателей реле времени К3 и К2. Реле задает время, в течение которого двигатель разгоняется. В режиме пуска звезда-треугольник напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в корень в три раза, что приводит к уменьшению фазных токов также в корень в три раза, а линейных токов в 3 раза. Соединение звезда-треугольник дает меньший пусковой ток, который составляет всего одну треть тока при прямом пуске. Запуск «звезда-треугольник» особенно хорошо подходит для инерциальных систем, когда нагрузка «подхватывается» после разгона двигателя.

Запуск звезда-треугольник также снижает пусковой момент примерно на треть. Этот метод можно использовать только для асинхронных двигателей с подключением напряжения питания треугольником. Если переключение звезда-треугольник происходит с недостаточным ускорением, это может вызвать перегрузку по току, достигающую почти того же значения, что и ток при «прямом» пуске. За время перехода из режима «звезда» в режим «треугольник» двигатель очень быстро теряет скорость вращения, для ее восстановления необходим мощный импульс тока. Всплеск тока может быть еще больше, так как в момент переключения двигатель остается без сетевого напряжения.

Таким образом, пуск осуществляется с помощью автотрансформатора, включенного последовательно с электродвигателем во время пуска. Автотрансформатор снижает напряжение, подаваемое на двигатель (примерно 50–80 % от номинального напряжения), чтобы запустить его при более низком напряжении. В зависимости от установленных параметров напряжение снижается в одну или две ступени. Одновременное снижение напряжения, подаваемого на двигатель, приведет к уменьшению пускового тока и пускового момента. Если в определенный момент времени на двигатель не подается питание, он не потеряет скорость вращения, как в случае запуска звезда-треугольник. Время переключения с пониженного напряжения на полное напряжение можно регулировать. На (рис. 3) представлена ​​характеристика пускового тока при пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью автотрансформатора.

Пуск через автотрансформатор тока

Помимо снижения пускового момента, способ пуска через автотрансформатор имеет недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение, что вызывает бросок тока. Крутящий момент зависит от напряжения, подаваемого на двигатель. Величина пускового момента пропорциональна квадрату напряжения.

Плавный пуск

В устройстве «плавный пуск» используются те же IGBT-транзисторы, что и в преобразователях частоты. Эти транзисторы через схему управления снижают начальное напряжение, подаваемое на электродвигатель, что приводит к уменьшению пускового момента в электродвигателе. В процессе пуска «мягкий пуск» постепенно увеличивает напряжение электродвигателя, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения, не образуя больших моментных и токовых пиков. На (рис. 4) показано характеристика пускового тока при пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью устройства «плавный пуск». Плавный пуск также можно использовать для управления торможением двигателя. Устройство «мягкого пуска» дешевле преобразователя частоты. Использование устройства «плавный пуск» для асинхронных двигателей значительно увеличивает срок службы электродвигателя, а вместе с ним и насоса, расположенного на валу этого двигателя.

У «мягкого пуска» те же проблемы, что и у преобразователей частоты: они создают помехи (помехи) в систему электроснабжения. Этот метод также обеспечивает пониженное напряжение на двигателе во время пуска. При плавном пуске двигатель включается при более низком напряжении, которое затем увеличивается до напряжения сети. Напряжение в устройстве плавного пуска уменьшается из-за фазового сдвига. Этот способ пуска не вызывает скачков тока. Время пуска и пусковой ток могут быть установлены.

Пуск двигателя с преобразователем частоты

Преобразователи частоты по-прежнему остаются дорогостоящими устройствами, а также как и плавный пуск, создают дополнительные помехи в сети электроснабжения.

Заключение

Задачей любого способа пуска электродвигателя является согласование характеристик крутящего момента электродвигателя с характеристиками механической нагрузки, при этом необходимо, чтобы пиковые токи не превышали допустимых значений. Существуют различные способы запуска асинхронных двигателей, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. А в заключении есть небольшая таблица, где в краткой форме указаны преимущества и недостатки наиболее распространенных способов пуска асинхронных электродвигателей.

Таблица 1

Способы запуска	Преимущества	недостатки
Прямой запуск	Просто и экономично. Безопасный старт Самая большая отправная точка	Высокий пусковой ток
Запуск системы «звезда-треугольник»	Уменьшить пусковой ток в три раза.	Скачки тока при переключении звезда-треугольник. Уменьшен пусковой момент.
Прохождение через автотрансформатор	Уменьшить пусковой ток на U 2.	Скачки тока при переходе от пониженного напряжения к номинальному напряжению. Уменьшен пусковой момент.
Плавный пуск	Нет скачков тока. Небольшой гидроудар при пуске насоса. Снижение пускового тока до нужного значения, как правило, в 2-3 раза.	Уменьшенный пусковой момент.
Работа с преобразователем частоты	Нет скачков тока. Небольшой гидроудар при пуске насоса. Снижение пускового тока, как правило, до номинального. Электропитание двигателя может подаваться постоянно.	Уменьшенный пусковой момент. Высокая цена.

Спасибо за внимание.

›
Схемы для асинхронных двигателей

Простые способы включения трехфазных двигателей в однофазную сеть

Каждый трехфазный асинхронный двигатель рассчитан на два номинальных напряжения
Трехфазная сеть 380/220 — 220/127 и т.д. Наиболее распространены двигатели 380/220В.
Двигатель переключается с одного напряжения на другое путем соединения обмоток «в звезду
» — на 380 В или «треугольник» — на 220 В. При наличии на двигателе блока
соединений, имеющих 6 контактов с установленными перемычками, следует обратить внимание на
в каком порядке установлены перемычки. Если на двигателе нет колодки и есть 6 контактов
— обычно собираются в пачки по 3 выхода. В один пучок собраны начала обмоток, в другие концы
(начала обмоток на схеме обозначены точкой).

В данном случае «начало» и «конец» — понятия условные, важно лишь, чтобы направление намотки
совпадало, т.е. на примере «звезды» нулевая точка может быть как начала и концы обмоток, а
в «треугольник» — обмотки должны быть соединены последовательно, т.е. конец одной с началом
следующий. Для правильного соединения по «треугольнику» определить выводы каждой обмотки
, разложить их попарно и соединить по шлейфу. схема:

Если развернуть эту схему, то будет видно, что катушки соединены «треугольником».
Если на двигателе всего 3 вывода, то необходимо разобрать двигатель: снять крышку с боковых колодок
и в обмотках найти соединение трех обмоточных проводов (остальные
провода соединены по 2). Соединение трех проводов — это нулевая точка звезды. Эти 3
провода разорвать, припаять к ним подводящие провода и объединить их в один пучок. Итак
Таким образом, у нас уже есть 6 проводов, которые нужно соединить по схеме треугольник. При наличии
6 выводов, но не объединены в жгуты и нет возможности определить начало и концы.
можно найти здесь.
Трехфазный двигатель вполне может работать в однофазной сети, но ждать от
ему интересно, когда работать с конденсаторами не нужно. Власти в лучшем случае не будет
более 70% от номинального, пусковой момент сильно зависит от пусковой мощности, трудность подбора
работоспособности при переменной нагрузке. Трехфазный двигатель в однофазной сети это
компромисс, но во многих случаях это единственный выход.
Существуют формулы для расчета емкости рабочего конденсатора, но я считаю их не
правильными по следующим причинам:
1. Расчет производится при номинальной мощности, а двигатель редко работает при таких
0005 режим и недогрузка двигатель будет прогреваться за счет избыточной емкости рабочего конденсатора и
в результате повышенного тока в обмотке.
2. Номинальная емкость конденсатора, указанная на его корпусе, отличается от фактической +
/- 20%, что также указано не конденсатор. А если измерить емкость отдельного конденсатора, то
может быть в два раза больше или в полтора раза больше. Поэтому предлагаю подбирать емкость
к конкретному двигателю и под конкретную нагрузку, измеряя ток в каждой точке треугольника,
пытается максимизировать способность выравнивания. Так как в однофазной сети
напряжение 220 В, двигатель следует подключать по схеме «треугольник». Для запуска
ненагруженный двигатель можно обойтись только рабочим конденсатором.

Направление вращения двигателя зависит от подключения конденсатора (точка а) к точке
или б в.
Практически ориентировочную емкость конденсатора можно определить по сл. формула: С
мкФ = ПВт/10, где С — емкость конденсатора в мкФ, Р — номинальная мощность
двигатель в ваттах. Для начала достаточно, и точная регулировка должна быть произведена после
нагрузки конкретной работы двигателя. Рабочее напряжение конденсатора должно быть выше напряжения сети
, но практика показывает, что старые советские бумажные конденсаторы
на 160В. И найти их гораздо проще, даже на помойке.
Мой моторчик на дрели работает с такими конденсаторами устроена защита
от хлопка в заземленной коробке от стартера не помню сколько лет и все цело. Но к этому
я не призываю к подходу, просто информация к размышлению. Кроме того, если включить конденсаторы 160
Вольт последовательно, в два раза пропадет бак, но рабочее напряжение
удвоится до 320В и из пары таких конденсаторов можно будет собрать аккумулятор нужной емкости.
Включение двигателей с частотой вращения выше 1500 об/мин или загруженных в момент пуска,
затруднено. В таких случаях следует применять пусковой конденсатор, емкость которого зависит от нагрузки двигателя
, подбирается экспериментально и может быть примерно равна
к рабочему конденсатору до 1,5 — 2 раз больше. В дальнейшем для наглядности все что
относится к работе будет зеленым, все что относится к пуску будет красным, что к
торможению синим.

В простейшем случае возможно включение пускового конденсатора с помощью незафиксированной кнопки
.
Для автоматизации запуска двигателя можно использовать токовое реле. Для двигателей
мощностью до 500 Вт подойдет реле тока от стиральной машины или холодильника с небольшой мощностью
изменение. Так как конденсатор остается заряженным даже при перезапуске двигателя,
возникает довольно сильная дуга между контактами и привариваются серебряные контакты, не отключая
пусковой конденсатор после пуска двигателя. Чтобы этого не произошло,
сделайте контактную пластину пускового реле из графита или угольной щетки (но не из медного графита
, потому что он тоже прилипает). Также необходимо отключить тепловую защиту этого реле.
, если мощность двигателя превышает номинальную мощность реле.
При мощности двигателя выше 500 Вт, до 1,1 кВт можно перемотать обмотку пускового реле
более толстым проводом и с меньшим количеством витков, чтобы реле
отключалось сразу при выходе двигателя на номинальные обороты.
Для более мощного двигателя можно сделать самодельное реле тока, увеличив размер
оригинал.
Большинство трехфазных двигателей мощностью до трех кВт хорошо работают и в однофазной сети
за исключением короткозамкнутых двигателей, наших это серия МА,
к ним лучше не обращаться, в однофазной сети они не работают.

Практические схемы включения

Обобщенная схема включения
С1-пуск, С2-рабочая, К1-кнопка без фиксации, диодная и резисторная-система торможения

Схема работает следующим образом: при переводе переключателя в положение 3 и
при нажатии кнопки К1 двигатель запускается, после отпускания кнопки работает только конденсатор
и двигатель на полезную нагрузку. Когда переключатель находится в положении
1, к обмотке двигателя постоянного тока. а двигатель заторможен после остановки
надо поставить переключатель в положение 2, иначе двигатель сгорит, поэтому
переключатель должен быть специальным и фиксироваться только в положении 3 и 2, а положение
1 должно быть включено только когда проводится. При мощности двигателя до 300Вт и
необходимости быстрого торможения гасящий резистор можно не использовать, при большей
мощности сопротивление резистора подбирается на нужное время торможения, но не должно
0005 меньше сопротивления обмотки двигателя.

Эта схема аналогична первой, но торможение здесь происходит за счет энергии, запасенной в
электролитическом конденсаторе С1 и время торможения будет зависеть от его емкости. Как и в
любую схему пусковую кнопку можно заменить токовым реле. При включении выключателя в сеть
двигатель запускается и конденсатор С1 заряжается через VD1 и R1. Сопротивление R1
выбирается в зависимости от мощности диода, емкости конденсатора и времени работы двигателя
до начала торможения. Если время работы двигателя между пуском и торможением превышает 1
мин, можно использовать диод КД226Г и резистор 7 кОм не менее 4Вт. рабочее напряжение
конденсатор не менее 350В Для быстрого торможения конденсатор от
много вспышек, необходимости в них больше нет. При выключении выключатель
переходит в положение замыкающего конденсатора на обмотке двигателя и происходит торможение
постоянным током. Используется обычный двухпозиционный переключатель.

Схема обратного включения и торможения
Данная схема является развитием предыдущей, здесь она автоматически запускается с помощью токового реле
и торможения электролитическим конденсатором, а также обратного включения.
Отличие этой схемы: двойной трехпозиционный переключатель и пусковое реле. Выкинув из этой схемы
лишних элементов, каждый из которых имеет свой цвет, можно собрать нужную вам схему
для конкретных целей. При желании можно перейти на кнопочный выключатель, для этого вам понадобится один или два автоматических пускателя с катушкой 220В.
переключатель в три положения.

Еще одна не совсем обычная схема автоматического включения.
Как и в других схемах, здесь есть система торможения, но при ее ненадобности ее легко
выкинуть В этой схеме две обмотки соединены параллельно, а третья через систему
пусковой и вспомогательный конденсатор, емкость которого примерно в два раза меньше требуемой
при включении треугольника. Для изменения направления вращения нужно поменять местами
начало и конец вспомогательной обмотки, обозначенные красной и зеленой точками. Запуск
происходит за счет зарядки конденсатора С3 и продолжительность запуска зависит от емкости
конденсатора, причем емкость должна быть достаточно большой для достижения двигателем
номинальных оборотов. Емкость можно брать с запасом, так как после зарядки конденсатора не
это заметно сказывается на работе двигателя. Резистор R2 нужен для разрядки конденсатора
и тем самым подготовив его к следующему пуску, подойдет 30 кОм 2Вт. Д245 — 248 диодов
подходят на любой двигатель. Для двигателей меньшей мощности соответственно уменьшаются и мощность диода
, и емкость конденсатора. Хотя сделать обратное включение
по этой схеме затруднительно, но при желании возможно. Потребуется сложный переключатель или триггер.
автоматы.

Использование электролитических конденсаторов в качестве пусковых и рабочих

Стоимость неполярных конденсаторов довольно высока, и не везде их можно найти.
Поэтому, если их нет, то можно использовать электролитические конденсаторы, включенные по схеме
гораздо сложнее. Вместительность у них достаточно большая при небольшом объеме, они не дефицитные и не
дорог. Но необходимо учитывать вновь возникшие факторы. Рабочее напряжение должно быть не менее
350 Вольт, включать их можно только парами, как указано на схеме черным цветом, а таких
емкость уменьшается вдвое. А если двигателю для работы нужно 100 мкФ, то конденсаторы
С1 и С2 должны быть по 200 мкФ.
Электролитические конденсаторы имеют большой допуск по емкости, поэтому лучше всего собрать конденсаторную батарею
(обозначены зеленым), так будет проще подобрать реальную емкость
нужного двигателя и к тому же электролиты имеют очень тонкие выводы, а ток при высокая емкость
может достигать значительных значений и выводы могут греться, а при внутреннем обрыве вызывать
Взрыв конденсатора. Поэтому вся конденсаторная батарея должна находиться в закрытом ящике
особенно во время экспериментов. Диоды должны быть с запасом по напряжению и току, необходимые для работы
. До 2 кВт вполне подойдет Д 245 — 248. При пробитии диода выгорает (взрыв
) конденсатор. Взрыв конечно громко сказано, пластиковый бокс полностью защитит от
разлетающихся деталей конденсатора и от блестящего серпантина тоже. Ну, страшилки рассказывают
Теперь немного о дизайне.
Как видно из схемы, минусы всех конденсаторов соединены между собой и, следовательно, конденсаторы
старой конструкции с минусом на корпусе, можно просто плотно перемотать
изолентой и поместить в пластиковый бокс соответствующих размеров. Диоды нужно
разместить на изоляционной пластине и поставить на маленькие
радиаторы, а если мощность не большая и диоды не греются, то их можно поместить в тот же короб.
Подключенные таким образом электролитические конденсаторы вполне успешно работают как
пусковые установки и рабочие.

Включение пускового конденсатора с помощью токового реле.

Из теории известно, что пусковой ток в несколько раз превышает номинальный ток работающего двигателя
, поэтому включение пускового конденсатора при включении трехфазного двигателя в однофазную сеть
, можно осуществить автоматически, — с помощью токового реле.
Для двигателей до 0,5 кВт пусковое реле от холодильника, стиральной машины
тип РП-1, с небольшой переделкой. Подвижные контакты необходимо заменить графитовыми или
угольными пластинами, выточенными из щетки коллектора двигателя, размером с оригинал. Т. к.
при повторном включении ток заряженного конденсатора дает большую искру на контактах, а у
стандартные контакты спаяны между собой. При использовании графита такого явления не наблюдалось. (Кроме того, термостат должен быть выключен).
Для двигателей до 1кВт РП-1 можно перемотать проводом Ф1,2мм до полного заполнения катушки.
40-45 витков.

Для более мощных двигателей следует изготовить реле тока по аналогии с РП-1, большего размера
.
Моторный провод реле должен соответствовать номинальному току мотора, из расчета
5А/1мм?
Количество витков надо подобрать опытным путем, чтобы четко включать реле при пуске
и отключать после пуска. Лучше намотать больше витков и отмотать до достижения
сбросить после старта.

однофазная сеть

Переделка двигателя заключается в замене якоря двигателя.

1- медные стержни Ф2-2,5мм запрессованы в несколько меньшие отверстия
или на клею провода к ним просто припаяны 2-диск от графитовой щетки Ф на 1,5мм меньше корпуса Ф
толщиной 1,5-2мм 3-корпус 4-обмотка 5-якорь
Корпус реле может быть изготовлен из текстолита, гетинакса, эбонита и др. стержня. Алюминиевая проволока
, магнитный анкер — цилиндр из мягкой стали, обработанный в форме
очки.
Чтобы была понятнее конструкция самодельного реле, можно разобрать реле РП-1 и
сделать аналог, по мере увеличения деталей. Приблизительный размер корпуса F30мм h 60мм.
Якорь и контактный диск должны свободно перемещаться по стержню. Пружина не должна быть слишком сильной.

Включение и реверсирование трехфазного асинхронного двигателя (380/220) в
однофазном одинарном выключателе

Многие схемы реверсирования, представленные в Интернете, неоправданно сложны и
имеют неоправданно большое количество переключателей.
Предлагается простая схема переключения и реверса одним переключателем.
Подойдет практически любой переключатель с 3 фиксированными положениями,
соответствующей мощности двигателя.
При необходимости — данная схема облегчает автоматизацию включения-выключения и
реверсирования двигателя.
При необходимости пускового конденсатора (включение нагруженного или быстроходного двигателя
) его можно подключить с помощью пусковой кнопки или токового реле.

Изменение оборотов трехфазного асинхронного двигателя (380/220), включенного в
однофазную сеть
Чтобы не использовать дорогой и сложный коллекторный двигатель в механизмах, требующих
изменений частоты вращения двигателя, можно обойтись асинхронным трехфазный мотор, набрав
фазный провод реостат или простейший регулятор мощности.

По образцу установленного в двигателе якоря изготавливается «массивный якорь» из магнитомягкой стали марки
или из серого чугуна (МЖ). (Чугун работает лучше.) Из
Из старого якоря можно выпрессовать вал и надеть на него массивный якорь.

Я собираюсь использовать схему с токовым реле для отключения пускового конденсатора.

Методы запуска многофазной асинхронной машины Прежде чем мы обсудим это, очень важно вспомнить характеристику проскальзывания крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя, которая приведена ниже.

Из характеристики скольжения крутящего момента видно, что при скольжении, равном единице, мы имеем некоторый положительный пусковой момент, следовательно, мы можем сказать, что трехфазный асинхронный двигатель является самозапускающейся машиной, тогда зачем нужны пускатели на три фазный асинхронный двигатель? Ответ очень простой.

Если мы посмотрим на эквивалентную схему трехфазного асинхронного двигателя во время запуска, мы увидим, что двигатель ведет себя как электрический трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой, потому что во время запуска ротор неподвижен, а обратная ЭДС из-за вращения еще не развивается, поэтому двигатель потребляет большой пусковой ток. Так что причина использования стартера здесь ясна. Мы используем стартеры, чтобы ограничить высокий пусковой ток. Мы используем разные стартеры для обоих типов трехфазных асинхронных двигателей. Рассмотрим первый тип асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Чтобы выбрать метод пуска двигателя с короткозамкнутым ротором, необходимо учитывать три основных соображения:

(a) Конкретный тип пускателя выбирается на основе мощности линий электропередач.
(b) Тип пускателя выбирается исходя из размера и конструктивных параметров двигателя.
(c) Третьим соображением является тип нагрузки на двигатель (т. е. нагрузка может быть тяжелой или легкой).

Мы разделяем методы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на два типа в зависимости от напряжения. Два типа:
(i) метод запуска при полном напряжении и
(ii) метод пониженного напряжения для запуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Теперь давайте подробно обсудим каждый из этих методов.

Метод пуска при полном напряжении для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

В этом типе имеется только один метод пуска.

Метод прямого пуска от сети

Этот метод также известен как метод прямого пуска для пуска трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором . В этом методе мы напрямую подключаем статор трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети питания. Двигатель во время пуска потребляет очень большой пусковой ток (примерно в 5-7 раз больше тока полной нагрузки) в течение очень короткого времени. Величина тока, потребляемого двигателем, зависит от его конструкции и размера. Но такое высокое значение тока не вредит двигателю благодаря прочной конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Такое высокое значение тока вызывает внезапное нежелательное падение напряжения питания. Живым примером такого внезапного падения напряжения является затемнение лампочек и лампочек в наших домах в момент запуска мотора холодильника. Теперь выведем выражение для пускового момента через момент полной нагрузки для пускателя прямого действия. У нас есть различные величины, которые участвуют в выражении для пускового момента, записанные ниже: Мы определяем T _s как пусковой момент
T _f как момент полной нагрузки
I _f как ток фазного ротора при полной нагрузке
I _с как ток фазного ротора во время пуска
с _f как скольжение при полной нагрузке
с _с как начальное скольжение
R ₂ как сопротивление ротора
Вт _с как синхронная скорость двигателя
Теперь мы можем напрямую записать выражение для крутящего момента асинхронного двигателя как

С помощью приведенного выше выражения мы запишем соотношение от пускового момента до момента полной нагрузки как

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно и не зависит от частоты тока ротора.

Метод пониженного напряжения для пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

При методе пониженного напряжения у нас есть три различных метода пуска, которые описаны ниже:

1. Метод пуска с резистором статора
2. Метод пуска с автотрансформатором

Теперь давайте подробно обсудим каждый из этих методов.

Метод пуска с резистором статора

Ниже приведен рисунок для метода пускового резистора:

В этом методе мы добавляем резистор или дроссель в каждую фазу, как показано на схеме (между клеммой двигателя и сетью питания). Таким образом добавив резистор, мы можем контролировать напряжение питания. Только часть напряжения (x) напряжения питания применяется во время запуска асинхронного двигателя. Значение x всегда меньше единицы. Из-за падения напряжения также уменьшается пусковой момент. Выведем выражение для пускового момента через долю напряжения x, чтобы показать изменение пускового момента в зависимости от значения x. Когда двигатель разгоняется, дроссель или резистор отключаются от цепи, и, наконец, резисторы замыкаются накоротко, когда двигатель достигает своей рабочей скорости. Теперь выведем выражение для пускового момента через момент полной нагрузки для метода пуска с резистором статора. У нас есть различные величины, которые участвуют в выражении для пускового момента, записанные ниже: мы определяем T _s пусковой момент
T _f крутящий момент полной нагрузки
I _f фазный ток ротора при полной нагрузке
I _s фазный ток ротора во время пуска
s _f полный скольжение нагрузки
с _с как пусковое скольжение
R ₂ как сопротивление ротора
Вт _с как синхронная скорость двигателя
Теперь мы можем напрямую записать выражение для крутящего момента асинхронного двигателя как

С помощью В приведенном выше выражении мы записываем отношение пускового момента к моменту полной нагрузки как

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно и не зависит от частоты тока ротора. Из приведенного выше уравнения мы можем получить выражение для пускового крутящего момента с точки зрения крутящего момента при полной нагрузке. Теперь во время пуска пофазное напряжение уменьшается до xV ₁ , пусковой ток по фазам также уменьшается до xI _с . Подставив значение I _s вместо xI _s в уравнение 1, мы получим

. Это показывает изменение пускового момента в зависимости от значения x. Теперь есть некоторые соображения относительно этого метода. Если мы добавим последовательный резистор, то потери энергии увеличатся, поэтому лучше использовать последовательный реактор вместо резистора, потому что он более эффективен для снижения напряжения, однако последовательный реактор дороже, чем последовательное сопротивление.

Метод запуска с помощью автотрансформатора

Как следует из названия, в этом методе мы подключаем автотрансформатор между трехфазным источником питания и асинхронным двигателем, как показано на данной схеме:

Автотрансформатор представляет собой понижающий трансформатор, поэтому он уменьшает напряжение питания по фазам от V ₁ до xV ₁ . Снижение напряжения снижает ток с I _s до xI _s . После того, как двигатель достигает своей нормальной рабочей скорости, автотрансформатор отключается, а затем подается полное линейное напряжение. Теперь выведем выражение для пускового момента через момент полной нагрузки для автотрансформаторного способа пуска. У нас есть различные величины, которые участвуют в выражении для пускового момента, записанные ниже:
Определяем T _s как пусковой момент
T _f как крутящий момент полной нагрузки
I _f как фазный ток ротора при полной нагрузке
I _s как фазный ток ротора во время пуска
s _f как скольжение при полной нагрузке
s _s как начальное скольжение
R ₂ как сопротивление ротора
Вт _s как синхронная скорость двигателя
Теперь мы можем напрямую записать выражение для крутящего момента асинхронного двигателя как

С помощью приведенного выше выражения запишем отношение пускового момента к моменту полной нагрузки как

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно и не зависит от частоты тока ротора. Из приведенного выше уравнения мы можем получить выражение для пускового крутящего момента с точки зрения крутящего момента при полной нагрузке. Теперь во время пуска пофазное напряжение уменьшается до xV ₁ , пусковой ток по фазам также уменьшается до xI _с . При подстановке значения I _s как xI _s в уравнении 1. У нас есть

Это показывает изменение пускового момента в зависимости от значения x.

Метод пуска звезда-треугольник

Ниже показана схема подключения для метода звезда-треугольник,

Этот метод используется для двигателей, предназначенных для работы с обмоткой, соединенной треугольником. Клеммы маркированы для фаз статора, показанных выше. Теперь давайте посмотрим, как этот метод работает. Фазы статора сначала подключаются к звезде с помощью трехполюсного двухпозиционного переключателя (переключатель TPDT), на схеме положение отмечено как 1, затем после этого, когда достигается установившаяся скорость, переключатель переводится в положение 2, как показано на рисунке. на приведенной выше схеме.
Теперь давайте проанализируем работу вышеуказанной схемы. В первом положении клеммы двигателя замкнуты накоротко, а во второй позиции схемы клеммы a, b и c соответственно подключены к B, C и A. Теперь выведем выражение для пускового момента через полный момент нагрузки для метода пуска звезда-треугольник. У нас есть различные величины, которые участвуют в выражении для пускового крутящего момента, записанные ниже
T _f как крутящий момент при полной нагрузке
T _s пусковой момент
I _f фазный ток ротора при полной нагрузке
I _s фазный ток ротора во время пуска
s _f проскальзывание при полной нагрузке
s _s пуск скольжение
R ₂ как сопротивление ротора
Вт _с как синхронная скорость двигателя
Теперь мы можем напрямую записать выражение для крутящего момента асинхронного двигателя как

С помощью приведенного выше выражения напишем отношение от пускового момента до момента полной нагрузки как

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно и не зависит от частоты тока ротора. Предположим, что линейное напряжение равно V _l , тогда пусковой ток по фазам при соединении в звезду равен I _ss , что определяется как

. Когда статор соединен треугольником, мы имеем пусковой ток

Уравнение у нас есть

Это показывает, что метод пониженного напряжения имеет преимущество в снижении пускового тока, но недостатком является то, что все эти методы пониженного напряжения вызывают нежелательное снижение пускового момента.

Методы пуска двигателей с фазным ротором

Мы можем использовать все рассмотренные нами методы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, чтобы запустить двигатели с фазным ротором. Здесь мы обсудим самый дешевый способ запуска двигателя с фазным ротором.

Добавление внешних сопротивлений в цепь ротора

Это уменьшит пусковой ток, увеличит пусковой момент, а также улучшит коэффициент мощности. Принципиальная схема показана ниже: На принципиальной схеме три показанных контактных кольца подключены к клеммам ротора двигателя с фазным ротором. В момент пуска двигателя в цепи ротора добавляется все внешнее сопротивление. Затем внешнее сопротивление ротора ступенчато уменьшается по мере увеличения скорости ротора, однако крутящий момент двигателя остается максимальным в период разгона двигателя. В нормальных условиях, когда двигатель развивает момент нагрузки, внешнее сопротивление снимается.
После завершения этой статьи мы можем сравнить асинхронный двигатель с синхронным двигателем. Точечное сравнение между асинхронным двигателем и синхронным двигателем приведено ниже.
(a) Асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности, в то время как синхронный двигатель может работать как с отстающим, так и с опережающим коэффициентом мощности.
(b) В асинхронном двигателе значение максимального крутящего момента прямо пропорционально квадрату напряжения питания, в то время как в случае синхронной машины максимальный крутящий момент прямо пропорционален напряжению питания.
(c) В асинхронном двигателе мы можем легко контролировать скорость, в то время как в синхронном двигателе в нормальных условиях мы не можем контролировать скорость двигателя.
(d) Асинхронный двигатель имеет собственный пусковой момент, в то время как синхронный двигатель не имеет собственного пускового момента.
(e) Мы не можем использовать асинхронный двигатель для улучшения коэффициента мощности системы снабжения, в то время как с помощью синхронного двигателя мы можем улучшить коэффициент мощности системы снабжения.
(f) Это машина с однократным возбуждением означает, что нет необходимости в возбуждении постоянного тока, в то время как синхронный двигатель является двигателем с двойным возбуждением, что означает необходимость отдельного возбуждения постоянного тока.
(g) В случае асинхронного двигателя при увеличении нагрузки скорость двигателя уменьшается, а скорость синхронного двигателя остается постоянной.

Хотите учиться быстрее? 🎓

Каждую неделю получайте электротехнические товары на свой почтовый ящик.
Кредитная карта не требуется — это абсолютно бесплатно.

О Electrical4U

Electrical4U посвящен обучению и распространению всего, что связано с электротехникой и электроникой.

…

Способы пуска трехфазного асинхронного двигателя

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Трехфазные асинхронные двигатели потребляют в шесть или более раз больше номинального тока при запуске при номинальном напряжении. Такие большие токи могут создать серьезные проблемы для двигателя и электрической системы при запуске больших двигателей. Одним из способов снижения пускового тока является запуск двигателя при пониженном напряжении. Рассмотрев некоторые аспекты пуска при полном напряжении, мы рассмотрим несколько различных методов пуска при пониженном напряжении.

Пуск асинхронного двигателя при полном напряжении

Пуск при полном напряжении означает, что линейное напряжение подается непосредственно на клеммы трехфазного асинхронного двигателя. Преимущество пуска при полном напряжении заключается в том, что достигается полный крутящий момент заблокированного ротора, что может потребоваться для нагрузок с трудным пуском. Недостатком, конечно же, является высокий пусковой ток.

РИСУНОК 1     Кривые характеристик асинхронного двигателя.

Как показано на рис. 1, ток остается близким к своему значению для заблокированного ротора, пока двигатель не разгонится до момента, превышающего предельный момент. Поскольку ток при заторможенном роторе приблизительно в шесть раз превышает номинальный ток, а нагрев пропорционален I ² , мы можем сделать вывод, что потери в меди будут примерно в 36 раз выше нормальных значений в период пуска двигателя. Асинхронный двигатель не может долго выдерживать такую ​​высокую скорость нагрева. В частности, медленное ускорение двигателя из-за больших нагрузок или многократных пусков может привести к перегреву асинхронного двигателя. Чтобы предотвратить тепловое повреждение асинхронного двигателя, производители рекомендуют, чтобы ток с заторможенным ротором сохранялся только в течение короткого времени (10-15 с). Рекомендации одного производителя:

10 с для размеров кадров с 143 по 286t

12 с для размеров кадров с 324 с 326t

15 с для размеров кадров с 364 по 445t

Непрерывные рейтинги обычно являются оценками с

1. Два последовательных стартовых стартов. {2}}}} & {} & \left( 1 \right)  \\\end{matrix}\]

   Однако, поскольку ток уменьшается, нагрев также будет уменьшен, и допустимо более длительное время разгона. Существует несколько методов пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении:

   1. Пуск по схеме «звезда», ∆-пуск (часто называемый пускателем по схеме «звезда-треугольник»)
   2. Пуск с автотрансформатора
   3. Линейный резистор или индуктор

   10

   4. Электронный «плавный пуск»

   Y- ∆ (треугольник) пускатель

   На рис. 2 показан принцип пускателя Y-треугольник. Фазные катушки предназначены для соединения треугольником для работы, но они соединены звездой для запуска двигателя. Каждая катушка получает умноженное на линейное напряжение во время пуска, что означает, что ток и крутящий момент составляют 1/3 от того, что было бы при пуске с полным напряжением. Когда скорость двигателя приближается к номинальной, катушки на мгновение размыкаются и снова соединяются треугольником, чтобы получить полное линейное напряжение. Для этого типа пуска требуется двигатель, предназначенный для пуска по схеме Y-треугольник (6 или 12 проводов), а также контрольное оборудование для переключения соединений. Когда используется пуск по схеме Y-треугольник, максимальное время разгона составляет 36 секунд, если двигатель разгоняется до полной скорости по оси Y. Если во время разгона подается полное напряжение, максимально допустимое время запуска составляет 15 секунд.

   РИСУНОК 2     Пуск асинхронного двигателя по схеме Y-D.

   На рис. 3 показаны ток, крутящий момент и мощность двигателя, запускаемого с помощью пускателя по схеме «звезда-треугольник». Когда двигатель был запущен при полном напряжении, пусковой ток составлял примерно 47 А. На рис. 3 мы видим, что ток был уменьшен, как и ожидалось, в 3 раза, примерно до 16 А. Для наглядности, этот двигатель был переключен на конфигурацию «Дельта» при достижении предельного крутящего момента.

   РИСУНОК 3     Результаты запуска двигателя по схеме Y-треугольник.

   • Вы также можете прочитать: Моментно-скоростные характеристики асинхронного двигателя

   Пуск автотрансформатора

   Другой метод запуска больших асинхронных двигателей заключается в снижении напряжения с помощью автотрансформатора. Трехфазный автотрансформатор используется для снижения напряжения, подаваемого на двигатель в период пуска. Отводы автотрансформатора можно регулировать, предлагая на выбор несколько различных уровней снижения напряжения. Этот метод имеет преимущество работы с асинхронным двигателем. Как и пускатель Y-Delta, этот метод требует управления для переключения. Недостатком автотрансформаторного пускателя является то, что уровень тока снижается точно так же, как и напряжение, при этом снижение крутящего момента по-прежнему равно квадрату снижения напряжения. Кроме того, для автотрансформатора потребуется некоторый ток возбуждения. Допустимое время пуска автотрансформатора зависит от снижения напряжения. Если двигатель работает на полной скорости при пониженном напряжении, некоторые рекомендации производителя:

   Напряжение 80 % при пуске → 19 секунд для разгона

   Напряжение 65 % при пуске → 28 секунд для разгона

   Напряжение 50 % при пуске → 48 секунд для разгона

   В этом методе импеданс (резистор или катушка индуктивности) последовательно подключается к каждой фазе двигателя. При разделении напряжения напряжение подается на двигатель. Используя различные импедансы, можно получить различное снижение напряжения. Как и автотрансформатор, этот метод работает со стандартным двигателем и требует управления для включения и выключения импеданса. Уменьшение тока такое же, как и снижение напряжения в этом методе, и дополнительная энергия рассеивается, если используется резисторный пускатель.

   Вы нашли apk для Android? Вы можете найти новые бесплатные игры и приложения для Android.

   Методы запуска трехфазного асинхронного двигателя

   Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

   Основной целью пускателя трехфазного асинхронного двигателя является максимально возможное снижение пускового тока при одновременном обеспечении достаточного крутящего момента для соответствия требованиям нагрузки. В этой статье рассматриваются несколько методов пуска трехфазного асинхронного двигателя, а также их применение:

   Direct-On-Line Starting

   Star–Delta Starting

   Primary Resistance

   Metallic Resistor Starters

   Liquid Resistor Starters

   Auto Transformer

   Soft Start

   Вторичное сопротивление

   Когда трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором подключен непосредственно к источнику питания, он потребляет большой пусковой ток. Этот ток, который обычно длится всего одну-две секунды, может в семь раз превышать ток полной нагрузки двигателя.

   На рисунке 1 показаны характеристики тока и крутящего момента для стандартного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Видно, что ток почти пропорционален скольжению ротора; по мере того, как двигатель набирает скорость, скольжение уменьшается, а ток уменьшается.

   Рисунок 1 Зависимость скорости от тока и крутящего момента для стандартного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором достаточный крутящий момент для соответствия требованиям нагрузки.

   Это будет компромисс, потому что для уменьшения пускового тока необходимо уменьшить напряжение, подаваемое на двигатель. Однако снижение напряжения также приведет к уменьшению крутящего момента, поскольку крутящий момент двигателя пропорционален доле квадрата напряжения. То есть:

   Это означает, что при 100 % номинального напряжения будет доступно 100 % номинального крутящего момента, однако, если к двигателю приложено 90 % номинального напряжения, крутящий момент уменьшится до (90%) ² = 81% доступного крутящего момента. Если асинхронный двигатель запускается без нагрузки, этого будет достаточно, но если двигатель нагружен, крутящего момента может не хватить для преодоления нагрузки, и двигатель заглохнет.

   Прямой пуск

   Прямой пуск (DOL) — самый простой способ запуска трехфазного асинхронного двигателя. Полное напряжение подается непосредственно на обмотки статора стационарного двигателя. Эффект часто бывает тяжелым. В момент подключения к сети статор полностью размагничен, а из-за малого сопротивления обмотки возникает большой бросок тока из сети.

   При включении стержни ротора ведут себя как короткозамкнутая вторичная обмотка трансформатора и усиливают эффект. Обычно пусковой ток достигает значения, в семь раз превышающего нормальный ток полной нагрузки.

   Создаваемый пусковой крутящий момент в два-три раза превышает крутящий момент при полной нагрузке. Это значение крутящего момента передается на валы, подшипники, ремни и приводимую машину так быстро, что значительный механический удар передается на все соединенные детали. Если асинхронный двигатель способен запустить подключенную нагрузку, ускорение будет быстрым. Для очень больших асинхронных двигателей (что предполагает большую нагрузку) механический удар при прямом пуске может срезать валы или вызвать сильное проскальзывание ремня, что приводит к ускоренному износу.

   Области применения

   Прямой пуск обычно применяется только для двигателей сравнительно небольших размеров. Асинхронные двигатели мощностью до 4 кВт обычно запускаются прямым пуском, но в особых случаях таким образом запускаются двигатели мощностью до 25 кВт.

   Прямой пуск обычно ограничивается ситуациями, когда при пуске двигатель подвергается незначительной нагрузке или вообще не нагружается. Запуск центробежного насоса DOL является одним из случаев, когда основная часть нагрузки появляется после запуска двигателя, когда нагрузка постепенно создается за счет увеличения давления на жидкость, проталкиваемую через насос.

   Пуск по схеме «звезда-треугольник»

   Для пуска по схеме «звезда-треугольник» шесть концов трех обмоток должны быть выведены на клеммы двигателя. Пониженное напряжение на обмотках достигается путем соединения обмоток сначала по схеме «звезда», а затем переключением на треугольник для подачи номинального напряжения, когда двигатель разгоняется до нужной скорости.

   Для обмотки на 400 В приложенное напряжение для каждой фазы снижается до 230 В или 58 % от номинального напряжения. Фактически это снижает пусковой крутящий момент до 33 процентов ( T ∞ V ² ) полученного при прямом пуске.

   Рисунок 2 Сравнение характеристик тока и крутящего момента для соединений по схеме «звезда» и «треугольник» , то двигатель можно снова подключить в конфигурации треугольника, чтобы он мог разогнаться до полной скорости для нормальной работы. Это также означает, что между периодами пуска и работы должен быть короткий промежуток времени, когда обмотки двигателя отключаются от источника питания и снова подключаются по схеме треугольника.

   При соединении по схеме «звезда» линейный и фазный токи равны, но при повторном соединении обмоток по схеме «треугольник» это условие больше не применяется. Фазное напряжение увеличивается на коэффициент √3 или на 173%. Следовательно, фазные токи увеличиваются во столько же раз. Линейный ток увеличивается в три раза по сравнению со значением при соединении звездой. Эти значения показаны на Рисунок 3  для импеданса обмотки 24 Ом.

   Рисунок 3 Сравнение пуска по схеме «звезда» и «треугольник» трехфазного асинхронного двигателя

   В переходный период инерция двигателя и подключенной машины должна обеспечивать свободный ход с небольшим замедлением. Это также означает, что при «выбеге» он может генерировать собственное напряжение, а при повторном подключении к источнику питания это напряжение может случайным образом добавляться к приложенному линейному напряжению или вычитаться из него.

   В большинстве случаев это вызывает переходный ток, который может в двадцать раз превышать нормальный рабочий ток. Хотя это длится всего несколько миллисекунд, оно все же вызывает скачки напряжения или скачки напряжения в линиях питания. Они называются переходными процессами переключения.

   В попытке устранить любые переходные процессы переключения, возникающие во время интервала разомкнутой цепи, была разработана схема перехода звезда-треугольник с замкнутой цепью. Он имеет резисторы, включенные параллельно каждой фазной обмотке. Резисторы должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать пусковые токи.

   В этом методе, когда звезда обмоток размыкается для повторного соединения с треугольником, звезда резистора остается замкнутой, а ток протекает через резисторы и обмотки последовательно. Это уменьшает склонность двигателя к замедлению и устраняет многие переходные процессы. После подключения к треугольнику резисторы замыкаются накоротко, чтобы исключить протекание через них тока.

   Этот пускатель намного дороже обычного пускателя со звезды на треугольник. Требуется как минимум один дополнительный контактор, а также дополнительные резисторы. Из-за дороговизны и относительно небольшого числа преимуществ стартер используется редко. Это упоминается здесь только для того, чтобы проиллюстрировать тот факт, что переходные процессы могут создавать проблемы при установке.

   Применение

   Пуск по схеме «звезда-треугольник» — относительно простой способ разогнать трехфазный асинхронный двигатель без чрезмерного пускового тока. Его можно использовать в любом приложении, где двигатель может быть запущен «без нагрузки».

   Другие области применения включают привод центробежных насосов, где требуется небольшой пусковой крутящий момент, пока насос не наберет скорость и не начнет работать. Другое использование — насосы плотин на фермах и в конце длинных пробегов, когда запуск DOL может вызвать заметное падение напряжения.

   Другое применение – токарные станки, в механизм которых встроена муфта. Запускается трехфазный асинхронный двигатель, а затем включается сцепление, чтобы вращать токарный станок. Многие большие вентиляторы или воздуходувки можно запустить с помощью пускателя со звезды на треугольник.

   Первичное сопротивление

   Для пуска с первичным сопротивлением последовательно подключаются резисторы между линиями питания и клеммами двигателя, хотя иногда вместо резисторов используются катушки индуктивности. Цель состоит в том, чтобы уменьшить фактическое напряжение на клеммах двигателя и, таким образом, ограничить пусковой ток. Одновременно снижается пусковой момент.

   Пускатели с металлическими резисторами

   Традиционный метод пуска с первичным сопротивлением заключается в последовательном подключении металлических резисторов к источнику питания для пуска (см. Рисунок 4 ).

   После того, как асинхронный двигатель разогнался примерно до 75–80 % от его номинальной скорости, на двигатель подается полное напряжение. Обычно это делается путем короткого замыкания резисторов в каждой фазе. Хотя этот тип пускателя дороже, чем пускатель типа DOL, у этого метода есть преимущества.

   Рис. 4 Базовая силовая цепь для запуска асинхронного двигателя с первичным сопротивлением

   По мере ускорения двигателя его пусковой ток уменьшается. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение падения напряжения на резисторах и увеличение напряжения на клеммах двигателя.

   Общий эффект заключается в повышении крутящего момента по мере ускорения двигателя. Противоположным этому эффекту является нагревание резисторов в процессе запуска и незначительное увеличение их сопротивления.

   Поскольку двигатель не отключается от источника питания при коротком замыкании резисторов при переключении соединений с пуска на работу, переходный ток отсутствует.

   Пускатели с жидкостным резистором

   Аналогичный метод использует жидкости вместо металлических резисторов. Контейнеры для жидкости намного крупнее и менее прочны, чем металлические резисторы, но современные жидкие электролиты обладают способностью уменьшать свое сопротивление, поскольку они нагреваются пусковыми токами, протекающими в жидкости.

   По сравнению с более ранними типами, в которых металлические электроды вручную опускались в жидкость для ускорения асинхронного двигателя, в современных типах пускателей используется жидкость, содержание которой можно регулировать в зависимости от конкретного применения.

   Часто не вызывает коррозии, его помещают в герметичные и изолированные контейнеры для уменьшения контакта с атмосферой. Иногда на поверхность может быть нанесено нереакционноспособное масло, чтобы дополнительно изолировать электролит от атмосферы и предотвратить испарение.

   Электроды постоянно погружены в жидкость (см. Рисунок 5 ). После установки они не нуждаются в дальнейшей настройке. В зависимости от производителя пластины могут быть плоскими и параллельными или состоять из ряда коротких концентрических цилиндров, вставленных один в другой. Каждая фазная обмотка имеет свой отдельный контейнер и набор электродов.

   Рисунок 5 Типовой жидкостный пускатель для трехфазного асинхронного двигателя

   При первом запуске трехфазного асинхронного двигателя сопротивление жидкости изменяется в соответствии с применением. Пусковой ток и крутящий момент ограничены заранее заданными значениями. Напряжение, возникающее на обмотках двигателя, уменьшается, а также уменьшается пусковой момент. При правильной регулировке асинхронный двигатель может плавно запускаться и ускоряться без механических ударов.

   При протекании пускового тока жидкость нагревается, и ее внутреннее сопротивление уменьшается. Следовательно, напряжение на двигателе увеличивается, и это действие является прогрессивным, примерно до 80–90 % скорости при полной нагрузке, когда сопротивление жидкости стабилизируется. Затем таймер приводит в действие контактор, который замыкает электроды в жидкости, и двигатель может разогнаться до полной скорости.

   Пускатель с первичным сопротивлением потребляет от сети больше энергии, чем некоторые пускатели, но делает это с более высоким коэффициентом мощности. Жидкостный пускатель, возможно, увеличивает скорость разгона асинхронного двигателя, так что он быстрее достигает скорости полной нагрузки.

   Как и в пускателе с металлическим резистором, здесь нет переходной ступени с разомкнутой цепью, поэтому он устраняет переходные процессы как в пусковом токе, так и в крутящем моменте. В первом методе используется металлический резистор с положительным температурным коэффициентом, а во втором методе используется жидкий элемент с отрицательным температурным коэффициентом. Именно этот факт позволяет пускателю с первичным сопротивлением жидкостного типа иметь преимущество перед типом с металлическим резистором.

   Применения

   Из-за пониженного пускового момента метод первичного сопротивления для пуска трехфазных асинхронных двигателей ограничивается нагрузками, при которых требования к начальному пусковому максимальная скорость. Такие применения, как вентиляторы, воздуходувки и водяные насосы, являются обычными приложениями.

   Пример 1

   Трехфазный асинхронный двигатель 415 В потребляет 160 А при прямом подключении. Если к двигателю подключен пускатель с первичным сопротивлением, так что напряжение на двигателе снижается до 29 В.1 В для пуска, определите:

   (a) Процент номинального напряжения, подаваемого на двигатель во время пуска
   (b) Пусковой ток, потребляемый двигателем
   (c) Процент создаваемого пускового момента DOL.

   (a) Процентное номинальное напряжение:

   (b) Начальный ток:

   (C) Процент стартовый крутящий момент:

   Auto Transformer

   AUTOTRANSFORMER 3030

   AUTOTRANSFORMER УЧАСТИТЕЛЬНЫЕ СТАРТИКИ. конфигурация с открытым треугольником для обеспечения пуска при пониженном напряжении. На трансформаторах обычно предусмотрены отводы для выбора требуемого пускового момента. Этот принцип проиллюстрирован на Рисунок 6 .

   Рисунок 6 Пусковые соединения для трехфазного асинхронного двигателя с использованием трансформатора с открытым треугольником

   Обратите внимание:

   1. Пусковой ток двигателя напрямую зависит от приложенного напряжения двигателя.
   2. Линейный ток изменяется пропорционально квадрату напряжения двигателя.
   3. Крутящий момент изменяется пропорционально квадрату напряжения двигателя.

   Точка 2 означает, что пусковой ток автотрансформаторного пускателя меньше, чем у пускателя с первичным сопротивлением. В этом его главное преимущество: при том же пусковом токе увеличивается крутящий момент двигателя.

   Точка 3 означает, что при выборе 50-процентного отвода напряжения результирующий пусковой крутящий момент составляет 25 % крутящего момента при полной нагрузке. Необходимо выбрать отвод, который будет минимальным, что позволит асинхронному двигателю запуститься против его нагрузки.

   Основные характеристики этого типа пускателя:

   1. Низкий ток сети
   2. Низкая мощность сети
   3. Низкий коэффициент мощности
   4. Переходные периоды холостого хода0005 5 . Ускорение состоит из нескольких шагов; оно не является непрерывным или гладким.

   Наличие отводов на трансформаторах позволяет выбирать напряжения (и, следовательно, токи) для пусковых целей.

   Использование трансформатора позволяет снизить входной ток сети с большей скоростью, чем скорость снижения крутящего момента. С трансформатором:

   При пуске пониженное напряжение В ₂  применяется к асинхронному двигателю, тем самым уменьшая пусковой ток  I ₂ . Однако из-за действия трансформатора входной ток снижается еще больше. Это можно проиллюстрировать следующим примером.

   Пример 2

   Трехфазный асинхронный двигатель 415 В потребляет 160 А при подключении DOL. Если для пуска двигателя используется автотрансформаторный пускатель с двигателем, подключенным к 70-процентному отводу, определите:

   (a) Напряжение, подаваемое на двигатель во время пуска
   (b) Пусковой ток, потребляемый двигателем
   (c) Пусковой ток, потребляемый от источника питания.

   (a) для 70 -процентного постукивания:

   (b) для 70 -процентного постукивания:

   (c) для трансформатора

   Рисунок 7 .

   Обратите внимание, что напряжение асинхронного двигателя было снижено на 70 процентов до 29 В.0 В. Поскольку I ∞ В ² , крутящий момент будет снижен до (70%) ²  = 49% значения DOL. В то время как ток двигателя был снижен до 70 % от значения DOL, входной ток сети был уменьшен до 49 % от значения DOL за счет действия трансформатора.

   Чтобы пускатель с первичным сопротивлением давал такое же снижение входного сетевого тока, напряжение, подаваемое на двигатель, необходимо уменьшить до 49 % от значения DOL, что еще больше уменьшит пусковой момент.

   Для сравнения см. Таблица 1 .

   Table 1 Comparisons between Primary Resistance And Autotransformer Starting

   Starter type	Voltage applied to motor	Starting current	Starting torque
   Основное сопротивление	49%	49%	(49%) 2  = 24%
   Autotransformer	70%	49%	(70%) 2  = 49%

   Стартер Корндорфера является более дорогой формой автотрансформаторного пускателя, предназначенной для решения проблемы переходных процессов при разомкнутой цепи. В нем используются три автотрансформатора и дополнительный контактор. Его использование ограничено приложениями, где нет разумной альтернативы. Он поддерживает непрерывный крутящий момент во время переходных периодов повторного соединения (см. Рисунок 8 ). Рис. как последовательные катушки индуктивности во время перехода.

   Области применения

   Из-за высокой стоимости автотрансформаторных пускателей их использование ограничивается тяжелыми нагрузками, которые необходимо запускать из состояния покоя. Такими приложениями являются холодильные установки большего типа и воздушные компрессоры, где двигатель может запускаться при значительном напоре. В некоторых случаях также может потребоваться установка предохранительных клапанов с электрическим приводом для сброса давления напора, чтобы обеспечить запуск асинхронных двигателей.

   Плавный пуск

   Трехфазные асинхронные двигатели предназначены для работы при стандартных сетевых напряжениях и частотах. В Австралии асинхронные двигатели предназначены для работы от трехфазного линейного напряжения (обычно) 400 В и частоты 50 Гц. Это приводит к тому, что плотность потока в воздушном зазоре двигателя находится в определенных пределах.

   Любой пускатель двигателя, предназначенный для снижения сетевого напряжения, подаваемого на двигатель, также имеет тенденцию уменьшать ток, протекающий к двигателю, тем самым уменьшая пусковой момент.

   Автотрансформаторный способ пуска частично решает проблему сохранения пускового момента и тока при пониженном напряжении, но имеет и недостатки.

   Было решено, что если пусковым током асинхронного двигателя можно управлять для удовлетворения вышеуказанных требований, то можно также контролировать напряжение и частоту. Эта цепочка рассуждений привела к созданию стартера с электронным управлением. Он был разработан для включения таких усовершенствований, как контроль над следующим:

   1. Начальные токи
   2. Токи перегрузки
   3. мониторинг переоборудования и нижнего напряжения
   4. Моторная защита
   5. Частота
   6. Мотор 5.
   6. Мотор
   6. . Последовательность других двигателей
   8. Динамическое торможение
   9. Работа на низкой скорости
   10. Компенсация скольжения (улучшенное регулирование скорости)
   11. Дистанционное компьютерное управление.

   В пускателе с электронным управлением (см. Рисунок 9  на обороте) цепи управления задействованы больше, чем в обычном пускателе с релейным управлением. Общий принцип заключается в преобразовании источника переменного тока в постоянный ток, который затем подается через фильтр для удаления большинства переходных процессов. Затем постоянный ток подается на инвертор для преобразования постоянного тока обратно в переменный с использованием последовательности высокоскоростных переключений. Это показано в виде блок-схемы на рис. 9.0430 10 .

   Рисунок 9 Электронное устройство плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя

   Рисунок 10 Блок-схема электронного управления двигателем

   Блоки можно запрограммировать для контроля и управления токами двигателя во время пуска и остановки. Это привело к термину рампинг. Это просто термин для управления током двигателя во время пуска и останова.

   Если построить график зависимости тока двигателя от времени, характеристика представляет собой прямую линию. С этой точки зрения, асинхронный двигатель можно увеличивать или уменьшать, как показано на  9.0429 Рисунок 11 . Эти линейные характеристики сильно варьируются и зависят от информации, запрограммированной в устройстве.

   . 2. для обеспечения минимального значения тока, достаточного для того, чтобы двигатель имел достаточный крутящий момент для запуска.

   Во время пусковой последовательности, когда двигатель разгоняется до скорости и ток двигателя имеет тенденцию к уменьшению, пусковое устройство увеличивает доступный ток и, следовательно, доступный крутящий момент поддерживается постоянным, чтобы двигатель разгонялся до скорости, регулируемой частотой питания.

   Во время последовательности останова асинхронный двигатель отключается от источника питания и быстро и контролируемо останавливается пускателем; то есть он снижается. На производственной линии время, затрачиваемое на ожидание остановки машины по инерции, является потраченным впустую временем и обычно недопустимо.

   В пускателе этого типа существует значительная взаимосвязь между приложенным напряжением, током двигателя и частотой, генерируемой пускателем. Электронно все три параметра контролируются в пускателе, и в результате напряжение и частота, подаваемые на двигатель, соответствуют преобладающим условиям двигателя.

   Например, повышенное напряжение увеличит пусковой ток (скажем, на 10 %), а повышенная частота уменьшит пусковой ток (примерно на 5 %). Это два противоположных эффекта. Точно так же увеличение приложенного напряжения увеличит пусковой момент, но увеличение частоты уменьшит пусковой момент.

   Необходимо постоянно контролировать инвертор и постоянный ток, подаваемый на инвертор. Инвертор также выполняет задачу преобразования постоянного тока в переменный. Он делает это, разбивая постоянный ток на небольшие единицы любой полярности. Результирующая волна переменного напряжения лишь отдаленно похожа на синусоиду и в результате генерирует гармоники с коэффициентом, во много раз превышающим основную частоту. Форма волны тока частично фильтруется индуктивностью обмоток двигателя и близка к синусоидальной форме.

   Применения

   Этот метод может быть более дорогим для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, хотя первоначальные затраты постоянно снижаются, а для пускателей небольших двигателей первоначальная стоимость приближается к сопоставимой величине.

   Следует соблюдать осторожность при выборе асинхронных двигателей для использования с этими типами пускателей. Стартеры способны запускать трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором на скоростях, значительно превышающих и ниже расчетных значений.

   В случаях, когда необходимо регулярно запускать их или запускать на малых скоростях в течение продолжительного времени, необходимо учитывать требования к охлаждению.

   Агрегаты могут быть изготовлены мощностью более 300 кВт. Поскольку затраты на устройства высоки, необходимо тщательно продумать их возможное использование. Центробежные вентиляторы являются одним из возможных применений, и их использование более чем оправдано в полиграфических мастерских, где печатный станок должен работать медленно и плавно из-за подачи рулонов бумаги.

   Другое типичное применение — на производственных линиях, где необходимо управлять несколькими асинхронными двигателями и интегрировать их скорости для обеспечения плавной и скоординированной обработки.

   Вторичное сопротивление

   Несмотря на преобладающее использование трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и их улучшенные методы пуска, все еще существуют приложения, в которых двигатель с фазным ротором имеет преимущества, которые более чем компенсируют их первоначальную стоимость. Помимо характеристик с высоким пусковым моментом, существуют ограничения по скачкам тока, которым не может соответствовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в сочетании с любым из вышеперечисленных пускателей.

   Моментно-скоростная характеристика любого трехфазного асинхронного двигателя в значительной степени зависит от соотношений сопротивления и реактивного сопротивления в цепи ротора. Когда сопротивление ротора равно индуктивному сопротивлению ротора, создается максимальный крутящий момент.

   В момент пуска, когда ротор еще неподвижен, частота токов в роторе будет равна частоте сети. Это вызывает увеличение индуктивного сопротивления в цепи ротора. При введении внешнего сопротивления в цепь фазного ротора значения сопротивления и импеданса ротора могут быть отрегулированы таким образом, чтобы обеспечить максимальный крутящий момент при пуске и в то же время минимизировать пусковые токи (см. 9).0429 Рисунок 12 ). Рис. 12 Вы можете найти новые бесплатные игры и приложения для Android.

   Промышленные пускатели двигателей и методы пуска ~ Изучение электротехники

   Что такое пускатели двигателей?

   Пускатель двигателя представляет собой электромеханическое устройство, которое используется для запуска и остановки электродвигателя вручную или автоматически. Они также обеспечивают защиту двигателя от перегрузки. Таким образом, пускатель двигателя имеет две основные функции: (i) автоматическое или ручное переключение питания на двигатель (ii) защита электродвигателя от перегрузки.

   Зачем электродвигателю пускатель?

   Когда двигатель включен или запущен, сначала протекает очень большой ток – в пять-десять раз больше тока полной нагрузки. Возникающий в результате переходный процесс с большим начальным током известен под разными названиями — пусковой ток, пусковой ток или ток заторможенного ротора. Этот импульсный ток падает по мере того, как двигатель разгоняется до рабочей скорости. Поэтому необходим стартер для ограничения этого начального большого пускового тока для защиты двигателя и ограничения вторичного воздействия на другие объекты, подключенные к той же системе электропитания, что и двигатель.

   Различные методы пуска используются для снижения пускового тока в соответствии с местными законами и правилами. Естественно, при пуске электродвигателя главной задачей является предотвращение значительных падений напряжения в сети, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на другие электронные системы или пользователей.

   Типы пускателей электродвигателей и методы пуска

   Существуют различные типы методов пуска промышленных двигателей, однако в приведенном ниже списке перечислены наиболее распространенные типы, которые обычно используются:

   (i) Прямой пуск (DOL), применяемый в пускателях двигателей DOL

   (ii) Пуск звезда-треугольник, применяемый в пускателях двигателей звезда-треугольник

   (iii) Пуск от автотрансформатора, применяемый в Auto -трансформаторы Пускатели двигателей

   (iv) Плавный пуск, применяемый в плавных пускателях двигателей

   (v) Пуск с преобразователем частоты, применяемый в пускателях двигателей с преобразователем частоты

   Большинство ручных пускателей двигателей, используемых для малых и средних электродвигателей (однофазные и фаза) являются пускателями DOL. Пускатели двигателей DOL, звезда-треугольник и автотрансформатор часто называются магнитными пускателями двигателей, поскольку в их работе используется принцип электромагнетизма.

   Прямой пуск

   Прямой пуск означает, что двигатель запускается путем его прямого подключения к источнику питания при номинальном полном напряжении. Прямой пуск (DOL) подходит для стабильных поставок и систем с механически жесткими и правильно подобранными валами, и насосы являются примерами таких систем. Прямой пуск — это самый простой, дешевый и наиболее распространенный метод пуска однофазных и трехфазных двигателей переменного тока малой и средней мощности. состоят из контактора и защиты от перегрузки, такой как тепловое реле. Простая стартовая конфигурация DOL показана ниже:

   Пуск по схеме звезда-треугольник

   Этот метод пуска обычно используется в трехфазных асинхронных двигателях. Основная цель этого метода пуска – уменьшить пусковой ток. В пусковом положении подача тока на обмотки статора соединена звездой (Y) для пуска. В рабочем положении подача тока снова подключается к обмоткам треугольником (Δ) после того, как двигатель наберет скорость.

   Обычно низковольтные двигатели мощностью более 3 кВт конфигурируются для работы либо при 400 В при соединении треугольником (Δ), либо при 690 В при соединении звездой (Y). Гибкость, обеспечиваемая этой конструкцией, обычно используется для запуска двигателя при более низком напряжении. Соединения звезда-треугольник обеспечивают низкий пусковой ток, составляющий примерно одну треть от тока прямого пуска. Пускатели звезда-треугольник особенно подходят для высоких моментов инерции, когда нагрузки включаются после полной скорости нагрузки.

   Ниже представлена ​​типовая конфигурация пускателя двигателя по схеме звезда-треугольник:

   Пуск с автотрансформатора

   Автотрансформаторный пуск использует автотрансформатор, включенный последовательно с двигателем во время пуска. Автотрансформатор содержит трансформаторы, часто имеющие два редуктора напряжения, которые снижают напряжение для обеспечения пуска при низком напряжении путем отвода вторичного напряжения автотрансформатора, обычно примерно на 50–80 % от полного напряжения. Используется только одно ответвление, в зависимости от требуемого пускового момента/тока. Конечно, снижение напряжения на двигателе приведет к уменьшению тока и крутящего момента заблокированного ротора, но этот метод обеспечивает максимально возможный крутящий момент двигателя на линейный ампер.

   В любой момент времени на двигатель не подается питание, поэтому он не будет терять скорость, как в случае пуска по схеме звезда-треугольник. Время переключения между пониженным и полным напряжением можно регулировать в соответствии с конкретными требованиями.

   Плавный пуск

   Устройство плавного пуска — это устройство, обеспечивающее плавный пуск двигателя. Устройства плавного пуска основаны на полупроводниках через силовую цепь и цепь управления, эти полупроводники снижают начальное напряжение двигателя. Это приводит к снижению крутящего момента двигателя.

   В процессе пуска устройство плавного пуска постепенно увеличивает напряжение двигателя, позволяя двигателю разогнать нагрузку до номинальной скорости, не вызывая высоких крутящих моментов или пиков тока. Устройства плавного пуска также можно использовать для управления остановкой процессов.

   Преобразователь частоты пусковой

   Преобразователи частоты предназначены для непрерывного питания двигателей, но могут использоваться и только для пуска.

   Преобразователь частоты позволяет использовать низкий пусковой ток, поскольку двигатель может развивать номинальный крутящий момент при номинальном токе от нуля до полной скорости. Преобразователи частоты постоянно дешевеют. В результате они все чаще используются там, где ранее применялись устройства плавного пуска. Реализация пускателя двигателя с преобразователем частоты показана ниже:

   Сравнение распространенных пускателей двигателей

   Здесь показано сравнение различных пускателей двигателей, описанных выше. Каждый метод запуска двигателя имеет свои преимущества и недостатки, которые представлены в таблице ниже:

   Метод запуска	Преимущества	Недостатки
   Прямая связь (DOL)	·       Простой и экономическая эффективность.        ·       Безопасный запуск.        ·       Максимально возможное пусковой           крутящий момент	Высокий ток с заблокированным ротором
   Звезда-треугольник Пуск	Уменьшение тока заторможенного ротора в 3 раза.	· Высокая импульсы тока                                                      со звезды на треугольник.        · Нет подходит, если нагрузка имеет малую инерцию.        · Уменьшенный заблокированный ротор                крутящий момент.
   Автотрансформатор	Уменьшение ток заблокированного ротора на V 2 , где V – снижение напряжения, например, 60% = 0,60.	·       Импульсы тока при переключении с пониженного на полное напряжение.        ·       Уменьшено заблокирован-                                                                              вращающий момент ротора.
   Устройство плавного пуска	· Обеспечивает «Мягкий» пуск             двигателей       · Нет импульсы тока.       · Меньше гидравлический удар                   при пуске насоса.       · Снижение                  ток ротора по мере необходимости, 2-3             раза.	Уменьшенный крутящий момент заблокированного ротора.
   Частотный пускатель	·       Нет тока импульсы.       ·       Меньше воды молоток                   при  запуске насоса.       ·       Уменьшение lock-                                                                                                                                                          ток полной нагрузки.       · Может использоваться для непрерывного питания двигателя.

   Методы пуска двигателя: Прямой пуск от сети

   Часть 1: Прямой пуск от сети

   В этой серии статей рассказывается о решениях для запуска больших двигателей среднего напряжения. Учитываются такие аспекты, как эффективность, стоимость, влияние на питающую сеть и приводную нагрузку или влияние на конструкцию двигателя. В статье описано простейшее решение: прямой пуск двигателя от сети.

   Начнем с объяснения зачем заморачиваться с запуском двигателя?

   Самый простой способ запуска классического электродвигателя – прямой пуск (через линию). Недостатком является значительный пусковой ток в пределах 5-7 кратного номинального тока двигателя (специальные конструкции двигателей с 3,5-кратным номинальным током) и в то же время относительно низкий пусковой момент. Для мощных сетей с высокой мощностью короткого замыкания и мощностью двигателя до определенной мощности может быть приемлем прямой пуск от сети. Для менее прочных сетей или для более крупных двигателей нагрузка становится слишком высокой, а падение напряжения становится слишком большим. Последнее может негативно повлиять на другое оборудование, подключенное к той же сети.

   Типы двигателей и прямой пуск от сети

   При рассмотрении вопросов прямого пуска от сети мы ориентируемся на основные типы промышленных двигателей: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и синхронный двигатель с электрическим возбуждением.

   Для машин с постоянными магнитами в любом случае требуется частотно-регулируемый привод, поэтому они исключены из сравнения. Асинхронные машины с фазным ротором (WRIM) предлагают возможности для контролируемого пуска и приемлемого пускового тока. На самом деле запуск — одна из сильных сторон WRIM. Однако это не универсальное решение. Один из них связан с контактными кольцами и щетками. Кроме того, в некоторых приложениях, особенно в двигателях во взрывоопасных зонах, WRIM обычно не используется.

   Преимущества прямого пуска от сети

   ♦ Самый простой способ

   Прямой пуск от сети — самый простой способ запуска промышленного электродвигателя.

   ♦ Дополнительное оборудование не требуется.

   Для прямого запуска не требуется дополнительное оборудование. Однако распределительное устройство должно выдерживать пусковой ток (актуально для больших двигателей).

   ♦ Самые низкие первоначальные инвестиции (CapEex)

   Из приведенного выше видно, что этот метод имеет самые низкие инвестиционные затраты.

   ♦ Простота в эксплуатации (не требует глубоких знаний)

   Благодаря присущей простоте, специальные знания не требуются.

   От нашего партнера Заработок:

   Жить от зарплаты до зарплаты?

   Очень содержательная и полезная статья, особенно в это время года, когда медленно приближается конец года. Живите разумно и избегайте финансовых проблем.

   Недостатки прямого пуска от сети

   ♦ Высокий пусковой ток

   При прямом пуске от сети машина потребляет из сети большой ток, кратный номинальному току. Специальные конструкции приводят к несколько уменьшенному пусковому току. Однако разработать машину с низким пусковым током, приемлемым пусковым моментом и высокой эффективностью — большая проблема.

   – в 5–7 раз больше номинального тока для стандартных асинхронных двигателей

   – специально разработанные двигатели с номинальным током в 3,5–4 раза лучше всего

   – нагрузка на питающую сеть (динамика, падение напряжения, высокая реактивная мощность)

   Рисунок 1: Ток статора и крутящий момент на валу в зависимости от скорости/скольжения двигателя для асинхронной машины с короткозамкнутым ротором

   ♦ Ограниченное количество пусков

   Мы только что описали явление высокого пускового тока. Помимо воздействия на сеть, большой ток также влияет на тепловое поведение машины. Стандартные двигатели ограничены количеством последовательных пусков, т.е. 3 пуска с холодного / 2 пуска с теплого. После достижения предела машине необходимо остыть. Период охлаждения указывается производителем двигателя.

   ♦ Падение напряжения

   Падение напряжения может быть проблемой как для самого двигателя, так и для другого оборудования:

   – уменьшенный пусковой момент двигателя (90% напряжения означает 81% крутящего момента, т.е. крутящий момент ~напряжение²)

   – потенциал проблема для других потребителей на том же автобусе или поблизости

   ♦ Уменьшенный пусковой момент

   Начальный пусковой момент (при нулевой скорости) в случае прямого пуска от сети обычно составляет 0,4–0,7 о.е. Задача проектирования заключается в достижении высокого пускового момента без ущерба для КПД двигателя при нормальной работе. Когда значение пускового крутящего момента является критическим, может потребоваться специальный тип короткозамкнутого ротора.

   – некритично для нагрузок с квадратичным крутящим моментом [1]

   – проблема для нагрузок с постоянным крутящим моментом [1]

   – еще более критично для приложений с перегрузкой на низкой скорости

   ♦ Высокие переходные крутящие моменты

   Большой крутящий момент пульсация во время прямого запуска может повлиять на механические компоненты, такие как муфты, редуктор или нагрузочная машина.

   – пусковой крутящий момент в технических характеристиках обычно указывается как средний крутящий момент

   – в действительности присутствуют большие пульсирующие составляющие крутящего момента

   – крутильное возбуждение –> риск механических повреждений

   Рис. 2: Крутящий момент двигателя в состоянии покоя при прямом пуске от сети

   Мы смоделировали реальный крутящий момент машины в состоянии покоя или на скорости, близкой к нулю. Переходный крутящий момент хорошо виден на рис. 2. Хотя среднее значение пускового крутящего момента в состоянии покоя составляет ок. 0,4 о.е. (красная линия) фактическое значение колеблется между -4,24 о.е. и + 5,09 о.е. Конечно, такое поведение оказывает серьезное воздействие на механическую систему.

   ♦ Термический завышенный размер двигателя

   Ограничение на количество последовательных пусков уже упоминалось. Чем дольше пуск, тем значительнее тепловое воздействие. Таким образом, нагрузки с большей инерцией будут значительно нагружать машину с термической точки зрения.

   – особенно для более длительных пусков (системы с большей инерцией)

   – проблемы для двигателей во взрывоопасных зонах

   ♦ Неконтролируемый пуск

   – возможная проблема для приводной нагрузки или (особенно) для технологического процесса – нет контроля скорости ускорения

   Моделирование прямого запуска в сети

   После объяснения всех преимуществ и недостатков прямого запуска в сети мы хотели бы проиллюстрировать поведение, используя несколько рисунков из моделирования.

   В нашем случае мы смоделировали асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором со следующими параметрами:

   Основные данные

   – Номинальная мощность: 7 400 кВт

   – Напряжение статора: 6 600 В

   – Частота сети: 50 Гц

   – Номинальная скорость: 1’492 об/мин

   – Номинальный крутящий момент: 47,1 кНм

   – Инерция: 200 кг-м2 (двигатель + нагрузка)

   – Момент нагрузки: квадратичный [1]

   Результаты моделирования

   (i) Крутящий момент и скорость во временной области

   Весь пуск из состояния покоя до номинальной скорости показан на рис. 3.

   – крутящий момент во временной области

   – скорость во временной области

   Глядя на крутящий момент двигателя во время пуска, мы можем распознать форму среднего значения, как показано на упрощенном рисунке 1. Однако мы также замечаем большие пульсации крутящего момента в начале пуска, соответствующие тому, что было объяснено ранее и изображено на рисунке 2.

   Скорость двигателя зависит от крутящего момента двигателя, момента нагрузки и общей инерции системы.

   (ii) Крутящий момент в зависимости от скорости

   На самом деле сравнение рис. 1 и рис. 3 технически некорректно, поскольку один показывает крутящий момент двигателя как функцию скорости (или скольжения), в то время как рисунок из моделирования изображает крутящий момент в зависимости от времени. Конечно, мы также можем построить смоделированный крутящий момент в зависимости от скорости – см. рисунок 4.

   Рисунок 4: Момент двигателя как функция скорости при прямом пуске от сети

   В основном форма выглядит похожей, но не совсем такой же. Объяснение очень простое – ускорение при прямом старте не постоянно, как мы уже могли заметить. Кроме того, имеются определенные колебания скорости двигателя из-за больших пульсаций крутящего момента в начальной части запуска. Когда мы строим крутящий момент в зависимости от скорости, он будет рассматриваться как эллиптическая форма, а не как синусоидальное колебание, наблюдаемое во временной области.

   (iii) Напряжение сети и ток двигателя

   Наконец, давайте посмотрим на напряжение сети и пусковой ток двигателя. Сеть моделировалась как источник напряжения с внутренним сопротивлением, соответствующим мощности короткого замыкания 100 МВА. Это может быть вполне реальным значением для сети 6,6 кВ. Цифры приведены в расчете на единицу, чтобы было легче следить и делать собственные выводы.

   Рис. 5: Напряжение сети и пусковой ток двигателя при прямом пуске от сети

   В начале напряжение сети падает прибл. 71% от его номинальной стоимости. Это значительное падение, которое в большинстве случаев неприемлемо (обычно напряжение сети должно оставаться выше 80%).