Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Пусковые свойства двигателя

Пусковые свойства асинхронного двигателя оцениваются его пусковыми характеристиками:

а) величиной пускового тока Iп или его кратностью Iп/ I1н;

б) величиной пускового момента Мп или его кратностью Мп/Мн;

в) продолжительностью и плавностью пуска двигателя в ход;

г) сложностью пусковой операции;

д) экономичностью пусковой операции (стоимость и надежность пусковой аппаратуры).

В начальный момент пуска скольжение s = 1, поэтому, пренебрегая током холостого хода, величина пускового тока Iп будет равна

Iп = U1 / (√ [(r1 + r’2)2 + (x1 + x’2)2]).

Следовательно, улучшить пусковые свойства двигателя можно путем увеличения активного сопротивления цепи ротора r’2, так как в этом случае уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. В то же время напряжение U1 по-разному влияет на пусковые характеристики: с уменьшением U1 пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно это вызывает уменьшение пускового момента. Возможность применения того или иного способа улучшения пусковых характеристик определяется условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые к нему предъявляются.

Практически используются следующие способы пуска: непосредственное подключение обмотки статора к сети (прямой пуск); понижение напряжения, подводимого к двигателю при пуске; подключение к обмотке ротора пускового реостата.

Пуск асинхронного двигателя при пониженном напряжении применяют для двигателей большой мощности. Понижение напряжения может осуществляться тремя способами:

а) путем переключения обмотки статора при пуске с нормальной схемы «треугольник» на пусковую схему «звезда». В этом случае фазовое напряжение уменьшается в Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателяраз, что обуславливает уменьшение фазовых токов в Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателяраз и линейных токов в 3 раза. По окончании процесса пуска обмотку статора переключают на нормальную схему «треугольник».

Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в Ù1/U1н раз сопровождается уменьшением начального пускового момента Мп двигателя в (Ù1/U1н) 2 раз. Необходимое сопротивление реактора определяется по формуле:

где U1н – номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;

Kp = I’п /Iп – отношение пускового тока статора при пуске к пусковому току двигателя при пуске непосредственным включением в сеть; обычно Kp = 0,65.

б) путем включения в цепь статора на период пуска добавочных активных или реактивных сопротивлений.

в) путем подключения двигателя к сети через понижающий автотрансформатор. Секции трансформатора в процессе пуска переключаются соответствующей аппаратурой.

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

Недостатком всех этих способов является значительное уменьшение пускового момента, который пропорционален квадрату приложенного напряжения. Поэтому пуск асинхронного двигателя при пониженном напряжении может применяться только при пуске двигателей без нагрузки.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Пуск с помощью пускового реостата применяется для двигателей с фазовым ротором. Этим способом можно осуществить пуск двигателя при Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателяи резко уменьшить пусковой ток. Двигатели с фазовым ротором применяют только при тяжелых условиях пуска (когда необходимо развивать максимально возможный пусковой момент), при малой мощности электрической сети или при необходимости плавного регулирования скорости вращения.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-09; Просмотров: 744; Нарушение авторского права страницы

Источник

Пусковые характеристики асинхронного двигателя

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Самым распространенным способом пуска является прямой пуск, при котором на зажимы статора сразу подается номинальное напряжение. При этом в цепи статора возникает бросок тока до величины Iп.

Затем по мере увеличения скорости происходит снижение тока до величины Iном.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Пусковые характеристики асинхронного двигателя при прямом пуске.

Прямой пуск используется в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором мощностью до 10 кВт.

Чтобы ограничить величину пускового тока двигателей 10-100 кВт в цепь статора двигателя последовательно включается ограничивающее сопротивление Rп.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Вклюение ограничивающих сопротивлений в цепь статора.

Ограничивающие сопротивления статора выводятся из цепи статора, когда скорость двигателя становится близкой к номинальной путем шунтирования контактами контактора КМ2.

Асинхронные двигатели мощностью свыше 100 кВт пускают с помощью специальных устройств на пониженном напряжении: автотрансформатор, поворотный трансформатор, фазорегулятор. В этом случае пуск осуществляется плавно, но такая схема пуска во-первых очень громоздка, а во-вторых на пусковых устройствах возникают значительные потери.

В настоящее время в связи с развитием полупроводниковой техники разработаны специальные полупроводниковые устройства, позволяющие обеспечивать пуск асинхронного двигателя на пониженном напряжении. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют один единственный способ пуска с введенными сопротивлениями в цепь ротора.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Включение сопротивлений в цепь ротора.

Источник

Пуск асинхронного двигателя

Пусковые свойства двигателей.

При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения п = 0 до п . Скольжение при этом меняется от sп = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (Мвр>Мс) и пусковой ток Iп должен быть по возможности небольшим.

В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно.

Прямой пуск.

Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. Схема прямого пуска приведена на рис. 3.22. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя, (3.37)

максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент. В серийных двигателях при прямом пуске кратность пускового тока kI = IП / I1НОМ = ( 5,…,7), причем большее значение относится к двигателям большей мощности.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Значение пускового момента находится из (3.23) при s = 1:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя,(3.38)

Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента МП/ МНОМ = (1.0,…,1.8).

Приведенные данные показывают, что при прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжение, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться.

С другой стороны, из-за небольшого пускового момента при пуске под нагрузкой двигатель может не преодолеть момент сопротивления на валу и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

Пуск двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.

Улучшение пусковых свойств асинхронных двигателей достигается использованием эффекта вытеснения тока в роторе за счет специальной конструкции беличьей клетки. Эффект вытеснения тока состоит в следующем: потокосцепление и индуктивное сопротивление X2 проводников в пазу ротора тем выше, чем ближе ко дну паза они расположены (рис.3.23). Также X2 прямо пропорционально частоте тока ротора.

По мере разгона двигателя скольжение и частота тока ротора падает и к концу пуска достигает 1 – 4 Гц. При такой частоте индуктивное сопротивление мало и ток распределяется равномерно по всему сечению проводника. При сильно выраженном эффекте вытеснения тока становится возможным прямой пуск при меньших бросках тока и больших пусковых моментах.

К двигателям с улучшенными пусковыми свойствами относятся двигатели, имеющие роторы с глубоким пазом, с двойной беличьей клеткой и некоторые другие.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Двигатели с глубокими пазами.

Как показано на рис.3.25, паз ротора выполнен в виде узкой щели, глубина которой примерно в 10 раз больше, чем ее ширина. В эти пазы-щели укладывается обмотка в виде узких медных полос. Распределение магнитного потока показывает, что индуктивность и индуктивное сопротивление в нижней части проводника значительно больше, чем в верхней части.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Поэтому при пуске ток вытесняется в верхнюю часть стержня и активное сопротивление значительно увеличивается. По мере разгона двигателя скольжение уменьшается, и плотность тока по сечению становится почти одинаковой.

В целях увеличения эффекта вытеснения тока глубокие пазы выполняются не только в виде щели, но и трапецеидальной формы. В этом случае глубина паза несколько меньше, чем при прямоугольной форме.

Двигатели с двойной клеткой.

В таких двигателях обмотки ротора выполняются в виде двух клеток (рис.3.26): во внешних пазах 1 размещается обмотка из латунных проводников, во внутренних 2 – обмотка из медных проводников.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Таким образом, внешняя обмотка имеет большее активное сопротивление, чем внутренняя. При пуске внешняя обмотка сцепляется с очень слабым магнитным потоком, а внутренняя – сравнительно сильным полем. В результате ток вытесняется во внешнюю клетку, а во внутренней тока почти нет.

По мере разгона двигателя ток из внешней клетки переходит во внутреннюю и при s =sНОМ протекает в основном по внутренней клетке. Ток во внешней клетке при этом сравнительно небольшой.

Результирующий пусковой момент, складывающийся из моментов от двух клеток, значительно больше, чем у двигателей нормальной конструкции, и несколько больше, чем у двигателей с глубоким пазом. Однако следует иметь в виду, что стоимость двигателей с двойной клеткой ротора выше.

Пуск переключением обмотки статора.

Если при нормальной работе двигателя фазы статора соединены в треугольник, то, как показано на рис.3.27, при пуске первоначально они соединяются в звезду.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Для этого сначала включается выключатель Q, а затем переключатель S ставится в нижнее положение Пуск. В таком положении концы фаз Х, Y, Z соединены между собой, т.е. фазы соединены звездой. При этом напряжение на фазе в √3 раз меньше линейного.

В результате линейный ток при пуске в 3 раза меньше, чем при соединении треугольником. При разгоне ротора в конце пуска переключатель S переводится в верхнее положение и, как видно из рис. 3.27, фазы статора пересоединяются в треугольник.

Недостатком этого способа является то, что пусковой момент также уменьшается в 3 раза, так как момент пропорционален квадрату фазного напряжения, которое в √3 раз меньше при соединении фаз звездой. Поэтому такой способ применим при небольшом нагрузочном моменте и только для двигателей, нормально работающих при соединении обмоток статора в треугольник.

Пуск при включении добавочных резисторов в цепь статора.(рис. 3.28)

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Перед пуском выключатель (пускатель) находится в разомкнутом состоянии и замыкается выключатель Q1.

При этом в цепь статора включены добавочные резисторы RДОБ. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U1n = U1НОМInRДОБ. После разгона двигателя замыкается выключатель Q2 и обмотка статора включается на номинальное напряжение U1НОМ. Подбором RДОБ можно ограничить пусковой ток до допустимого.

Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U 2 , будет меньше и составляет (U / U1НОМ) 2 номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении RДОБ (RДОБI 2 1n). Можно вместо резисторов RДОБ включить катушки с индуктивным сопротивлением ХДОБ, близким к RДОБ.

Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.

Автотрансформаторный пуск.

Кроме указанных способов можно применить так называемый автотрансформаторный пуск.

Соответствующая схема показана на рис.3.29.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U1ном.

Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в n раз меньше, т.е. ток при пуске в сети будет в n 2 раз меньше, чем при непосредственном пуске.

Этот способ, хотя и лучше рассмотренных в п.3.14.7, но значительно дороже.

Пуск двигателя с фазным ротором.

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора, как это показано на рис.3.30.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Начала фаз обмоток ротора присоединяются к контактным кольцам и через щетки подключаются к пусковому реостату с сопротивлением Rp.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя.

Пуск двигателя происходит по кривой, показанной на рис.3.31. В момент пуска рабочая точка на механической характеристике находится в положении а, а при разгоне двигателя она перемещается по кривой 1, соответствующей полностью включенному реостату.

Таким образом, фазный ротор позволяет пускать в ход асинхронные двигатели большой мощности при ограниченном пусковом токе. Однако этот способ пуска связан со значительными потерями в пусковом реостате.

Кроме того, двигатель с фазным ротором дороже двигателя с короткозамкнутым ротором. Поэтому двигатель с фазным ротором применяется лишь при больших мощностях и высоких требованиях к приводу.

Источник

Что такое пусковой ток двигателя?

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Что такое пусковой ток, как его посчитать, увидеть и измерить?

Решил разобраться в теме, про которую написано предостаточно, но суть неясна. Вопрос касается пуска электродвигателей, при котором возникает так называемый пусковой ток.

Итак, сразу к делу. Корень проблемы кроется в том, что для запуска электродвигателя (при подаче питания) требуется гораздо большее усилие, чем для продолжения. Эта физика работает со всеми предметами в мире – ведь начать движение всегда труднее, чем продолжить его.

В статье речь пойдёт об асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором, который применяется в промышленном оборудовании в 95% случаев. Питание – трехфазное. Как обычно, по тексту буду отсылать к своим статьям, а в конце можно будет скачать много чего интересного по теме.

Пусковой ток и его кратность

Чтобы тронуть с места (пустить) двигатель, нужен громадный пусковой ток (Iп). Громадный – по сравнению с номинальным (рабочим) током Iн на установившейся скорости. В статьях обычно указывают, что пусковой ток превышает рабочий в 5-8 раз. Это число называется “Кратность пускового тока” и обозначается как коэффициент Кп = Iп / Iн.

Пусковой ток – это ток, который потребляет электродвигатель во время пуска. Узнать пусковой ток можно, зная номинальный ток и коэффициент Кп:

Номинальный ток всегда указан на шильдике двигателя:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Номинальный ток двигателя для разных напряжений и схем включения

Кп – рабочий параметр, который указан в характеристиках двигателя, но на корпусе двигателя он никогда не указывается.

Замечу, что не надо путать номинальный и рабочий токи. Номинальный ток – это ток, на котором двигатель может работать продолжительное время, он ограничен только нагревом обмотки статора. Рабочий ток – это реальный ток в данном агрегате, он всегда меньше либо равен номинальному. На практике рабочий ток измеряется токоизмерительными клещами, амперметром или трансформатором тока.

Если рабочий ток больше номинального – жди беды. Читайте мою статью про то, как защитить электродвигатель от перегрузки и перегрева.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Параметры двигателей. Кратность пускового тока

Пример из первой строчки на картинке: конкретный двигатель мощностью 1,5 кВт имеет номинальный ток 3,4 А. Значит, пусковой ток в какой-то момент (сколько длится этот “момент” – рассмотрим ниже) может достигать значения 3,4 х 6,5 = 22,1 А!

Кратность пускового тока зависит прежде всего от мощности двигателя и от количества пар полюсов. Чем меньше мощность, тем меньше пусковой ток. А чем меньше пар полюсов (больше номинальные обороты) – тем больше пусковой ток.

То есть, самым большим током при пуске (7 – 8,5 от номинала) обладают высокооборотистые двигатели (3000 об/мин, 1 пара полюсов) сравнительно большой мощности (более 10 кВт).

Так происходит потому, что потребляемый ток и момент инерции при пуске зависит от конструкции двигателя и способа намотки. Мало полюсов – низкое сопротивление обмоток. Низкое сопротивление – большой ток. Кроме того, высокооборотистым движкам для полной раскрутки требуется больше времени, а это опять же тяжелый пуск.

Если объяснить более научным языком, то дело происходит так. Когда двигатель стоит, его степень скольжения S = 1. При раскручивании (или, как любят говорить спецы, разворачивании) S стремится к нулю, но никогда его не достигает – на то двигатель и называют асинхронным, ведь вращение ротора никогда не догонит вращение поля статора из-за потерь. Одновременно сердечник ротора насыщается магнитным полем, увеличивается ЭДС самоиндукции и индукционное сопротивление. А значит, уменьшается ток.

Кому хочется узнать подробнее – в конце статьи я выложил несколько хороших книг по теме.

На самом деле не так всё просто, начинаем копать глубже.

Как узнать пусковой ток?

Кратность пускового тока (отношение пускового тока к номинальному) найти в документации на двигатель бывает не так-то просто. Но его можно измерить (оценить, узнать) самому. Вот навскидку несколько способов:

Конечно, реальность отличается от эксперимента. Прежде всего тем, что ток короткого замыкания реальной сети питания не бесконечен. То есть, провода, питающие двигатель, имеют сопротивление, на котором в момент пуска падает напряжение (иногда – до 50%). Из-за этого ограничения реальный пусковой ток будет меньше, а разгон – длительнее. Поэтому нужно понимать, что значение кратности пускового тока, указанное производителем, в реальности всегда будет меньше.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Для чего нужны двигатели – приводить в действие механизмы и получать прибыль!

Теперь разберём другой вопрос –

Какой вред от пускового тока?

Пусковой ток – это проблема. Это –

От пускового тока перегружается всё, и момент пуска становится в тягость вcем участникам процесса. Именно в этот критический момент может проявиться “слабое звено”. Кроме того, многие участники электропитания, работающие в этой сети, испытывают проблемы – например, лампочки снижают яркость из-за снижения напряжения, а контроллеры могут зависнуть из-за мощной помехи.

И в то же время пусковой ток – это проблема, от которой никуда не деться, если сразу подавать на двигатель номинальное питание и не использовать специальные методы.

Как уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя

Решить проблему большого пускового тока электрически можно двумя путями:

Можно сконструировать какую-то муфту, коробку передач, вариатор – для того чтобы раскрутить двигатель вхолостую, а потом подключить потребителя механического момента.

В современном оборудовании двигатели мощнее 2,2 кВт практически никогда напрямую не включают, поэтому для них пусковые токи рояли не играют. Для уменьшения пускового тока (и не только) в основном применяют преобразователи частоты, о которых будут отдельные статьи.

Как снизить вред от пускового тока?

Если изменить схему питания двигателя невозможно (например, сосед по даче каждые пол часа запускает токарный станок, а никакие “методы воздействия” не воздействуют), то можно применить различные методы минимизации вреда от пусковых токов. Например:

Но напоминаю, что мы тут занимаемся не устранением последствий, а предотвращением проблем, поэтому погнали дальше.

Время действия и величина пускового тока

Длительностью пускового тока будем считать время, в течение которого ток понижается от максимума (Iп) до номинала (Iн). Эта длительность фактически равна времени разгона от нуля до номинальной скорости вращения.

Весь вопрос в том, какова длительность этого тока – 10 миллисекунд (пол периода), когда двигатель на холостом ходу, или 10 секунд, когда на валу массивная крыльчатка. Теоретически рассчитать это время невозможно. Однако, поделюсь некоторыми соображениями.

Как я говорил выше, ток двигателя при пуске может превышать норму в несколько раз (Кп). И некоторые начинающие электрики, которые не читают мой блог, считают, что защитный автомат нужно выбирать так же – на повышенный ток. В статьях и даже инструкциях пишут, что “При выборе автомата необходимо учитывать, что пусковой ток асинхронного электродвигателя в 5 – 7 раз превышает номинальный”. Как это учитывать? Неужели ток автомата выбирать в 5-7 раз выше номинального тока двигателя?

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Шильдик китайского электродвигателя 30 кВт

Написано – 56 А. Что это значит? Неужели то, что ток защитного автомата должен быть более 300 А? Конечно, нет. И выбор автомата в данном случае зависит не только от номинального тока двигателя (56 А), но и от времени действия пускового тока.

Кстати, давайте проведём расследование и узнаем пусковой ток этого двигателя. Ведь на сайт этого китайского производителя нам попасть не суждено. Исходные номинальные данные: мощность – 30 кВт, момент – 190,9 N·m, ток – 56 А. Смотрим по каталогам отечественных производителей, ищем подобный двигатель, ведь законы физики одинаковы и в России, и в Китае. Находим (каталог в конце статьи): это двигатель на 1500 оборотов, 4 полюса, с кратностью пускового тока Кп = 7. В итоге получаем: Iп = Iн · Кп = 56 · 7 = 392 А. Это теоретический пусковой ток, но это не ток уставки автомата!

Пусковой ток является максимально возможным током. Максимальным ток будет при пуске, то есть тогда, когда двигатель стоит. То есть, пусковой ток есть ВСЕГДА, и всегда его начальное значение имеет запредельную величину. В случае с нашим китайским движком – 392 А, если принять ток КЗ питающей сети равным бесконечности (источник напряжения с нулевым внутренним сопротивлением).

Тепловое действие пускового тока

Если перейти к формулам, пусковой ток оказывает тепловое действие на электродвигатель, которое описывается так называемым интегралом Джоуля. Если по простому, то тепловая энергия, производимая электрическим током, пропорциональна квадрату тока, умноженному на время. Обозначается эта величина через I2t.

Хорошая новость в том, что защитный автомат имеет примерно такую же тепловую (время-токовую) характеристику, что и время-токовая характеристика разгона двигателя.

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Время-токовые характеристики защитного автомата

Что видим? Для защиты двигателя используются в основном автоматы с характеристикой D, как раз для того, чтобы меньше реагировать на кратковременные перегрузки. Подробнее здесь.

А для пускового тока двигателя график будет примерно такой:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

График пускового тока (теоретический) при Кп = 6

Линейность графика – условная. Всё зависит от изменения момента нагрузки в процессе разгона. Теоретический график показан пунктиром. На этом графике Кп = Iп / Iн = 6, но это теоретическое (табличное) значение. Время разгона до номинала = tп.

Реальный график начерчен сплошной линией. На нём Iп` – это реальное значение пускового тока, которое всегда меньше теоретического. Это обусловлено тем, что питающая сеть имеет не нулевое сопротивление, и при повышении тока на проводах возникают потери напряжения.

Про потери на низком напряжении я писал тут, про потери в сетях 0,4 кВ – здесь.

Понятно, что из-за потерь время разгона будет больше, оно обозначено на графике через tп`.

Теперь повернём последний график, чтобы привести оси к одной системе координат:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Время от тока, если можно так выразиться

Не правда ли, весьма похоже на время-токовую характеристику защитного мотор-автомата?

Получается, что обе характеристики компенсируют друг друга, и при выборе автомата достаточно настроить его уставку на номинальный ток двигателя. При особо тяжелых пусках, когда площадь под кривой пуска двигателя больше площади под кривой защитного автомата, стоит подумать о плавном пуске – УПП либо ПЧ.

Реальные измерения тока

Как я говорил выше, по моему мнению лучший способ “увидеть” пусковой ток – использовать активный (резистивный) шунт, и смотреть на нём напряжение осциллографом.

Я использовать вот такой шунт:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Шунт для измерения пускового тока при помощи осциллографа

Подопытный – мотор-редуктор, который через цепную передачу крутит вертикальный шнек:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Мотор-редуктор, на котором измеряем пусковой ток

Шнек на момент пуска был полным, поэтому его рабочий ток (7,7 А, измерено клещами) был почти равен номинальному (8,9 А, видно на шильдике).

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Шильдик двигателя вертикального шнека

Ситуация по пусковому току видна на осциллографе:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Осциллограмма пускового тока 500 мс/дел

Приблизим интересующий момент, ускорив развертку до 100 мс/дел:

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Осциллограмма пускового тока 100 мс/дел

Тут уже легко увидеть синус питающего тока и оценить коэффициент кратности пускового тока Кп, который примерно равен 4.

Ещё приблизим момент истины (до 50 мс/дел):

Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Смотреть картинку Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Картинка про Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя. Фото Какими параметрами определяются пусковые свойства двигателя

Момент пуска двигателя – ток пуска

Тут уже видны хорошо и переходные процессы, обусловленные индуктивностью и ЭДС самоиндукции обмоток двигателя. Этот импульс, длительность которого гораздо меньше периода сети 20 мс, даёт хорошую помеху с широким спектром в питающую сеть и радиоэфир.

Ещё один повод для использования ПЧ? Не совсем, там с помехами ситуация гораздо хуже!

Для тех, кто не хочет заморачиваться, повторю – есть клещи с функцией Inrush, которые могут измерять пусковой ток.

Скачать

Надеюсь, читатели простят мне вольное объяснение процессов – я постарался всё объяснить “на пальцах”. Кому нужны академические знания, пожалуйста:

• В.Л.Лихачев. Асинхронные электродвигатели. 2002 г. / Книга представляет собой справочник, в котором подробно описано устройство, принцип работы и характеристики асинхронных электродвигателей. Приводятся справочные данные на двигатели прошлых лет выпуска и современные. Описываются электронные пусковые устройства (инверторы), электроприводы., djvu, 3.73 MB, скачан: 6414 раз./

• Каталог двигателей ВЭМЗ / Параметры и каталог двигателей, pdf, 3.53 MB, скачан: 993 раз./

• Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию / Практические расчеты по электрооборудованию, теоретические сведения, методики расчета, примеры и справочные данные., zip, 1.53 MB, скачан: 2026 раз./

• Карпов Ф.Ф. Как проверить возможность подключения нескольких двигателей к электрической сети / В брошюре приведен расчет электрической сети на колебание напряжения при пуске и самозапуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с асинхронным пуском. Рассмотрены условия, при которых допустим пуск и самозапуск двигателей. Изложение методов расчета иллюстрируется числовыми примерами. Брошюра предназначена для квалифицированных электромонтеров в качестве пособия при выборе типа электродвигателей, присоединяемых к коммунальной или промышленной электросети., zip, 1.9 MB, скачан: 1228 раз./

• Руководство по эксплуатации асинхронных двигателей / Настоящее руководство содержит наиболее важные указания по транспортировке, приемке, хранению, монтажу, пусконаладке, эксплуатации, техническому обслуживанию, поиску неисправностей и их устранению для электродвигателей производства «Электромашина». Руководство по эксплуатации предназначено для трехфазных асинхронных электродвигателей низкого и высокого напряжений серий А, АИР, МТН, МТКН, 4МТМ, 4МТКМ, ДА304, А4., pdf, 7.54 MB, скачан: 2245 раз./

Ещё пособие по двигателям:
• Пуск и защита двигателей переменного тока / Пуск и защита двигателей переменного тока. Системы пуска и торможения двигателей переменного тока. Устройства защиты и анализ неисправностей двигателей переменного тока. Руководство по выбору устройств защиты. Руководство от Schneider Electric, pdf, 1.17 MB, скачан: 1588 раз./

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *