Как уменьшить пусковой ток электродвигателя: Пусковые токи асинхронного двигателя — откуда берутся и как их уменьшить – СамЭлектрик.ру

Содержание

Снижение — пусковой ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Снижение — пусковой ток

Cтраница 1


Снижения пускового тока при любом типе соединения обмоток статора можно достигнуть последовательным включением на время пуска индуктивных сопротивлений хп ( рис. 194), которые затем замыкаются накоротко. Сильное снижение пускового момента ограничивает применение этого способа только при легком пуске электрифицированных агрегатов.  [2]

Снижения пускового тока при любом типе соединения обмоток статора можно достигнуть последовательным включением на время пуска индуктивных сопротивлений ха ( рис. 194), которые затем замыкаются накоротко. Сильное снижение пускового момента ограничивает применение этого способа только при легком пуске электрифицированных агрегатов.  [4]

Однако снижение пускового тока вызывает нежелательное уменьшение пускового момента, поэтому такой способ применяют тогда, когда двигатель запускается вхолостую или прЧ — i неполной нагрузке.

 [5]

Для снижения пускового тока при высоком начальном пусковом моменте в двигателях ЭД-23 и ЭД-24 применяется бифилярная намотка витков пусковой обмотки.  [7]

Для снижения пускового тока асинхронного или синхронного двигателя в цепь его статора можно включить активное или индуктивное сопротивление ( см. рис. 3.7) или подключить статор при пуске к к пониженному напряжению через автотрансформатор.  [8]

Такое снижение пускового тока у этих Двигателей, например у двигателей с двойной клеткой на роторе, объясняется тем, что одна из клеток имеет большое активное сопротивление, играющее при пуске ту же роль, что и реостат в цепи ротора в двигателях с кольцами.  [9]

Для снижения пусковых токов электродвигателя агрегата в момент восстановления напряжения внешнего источника электроснабжения в схеме устройства ранее предусматривалось подключение батареи конденсаторов типа КБГМП емкостью 200 мкФ параллельно каждой фазе обмотки статора при их соединении треугольником.

 [10]

Необходимость снижения пускового тока диктуется тем, что от одной сети питается, как правило, большое число двигателей и других потребителей. Большой пусковой ток одного из двигателей увеличивает падение напряжения на сопротивлении проводов общей сети, что приводит к снижению напряжения на зажимах всех остальных потребителей, питающихся от той же сети.  [11]

Требование снижения пускового тока диктуется тем, что, как правило, от одной электрической сети питается большое число электрических двигателей и других приемников тока. Большой пусковой ток одного из двигателей при его пуске вызывает при прохождении этого тока по проводам общей сети большое падение напряжения, что приводит к снижению напряжения на зажимах всех остальных приемников тока, питающихся от той же сети, и отзывается на их работе.  [12]

Требование снижения пускового тока диктуется тем, что, как правило, от одной электрической сети питается большое число электрических двигателей и других приемников тока.

Большой пусковой ток одного из двигателей при его пуске вызывает при прохождении этого тока по проводам общей сети большое падение напряжения, что приводит к снижению напряжения на зажимах всех остальных приемников тока, питающихся от той же сети, и отзывается на и х работе.  [13]

При снижении пускового тока в сети в р раз пусковой момент снижается в р раз.  [14]

Иногда для снижения пускового тока включают сопротивления ( активные и индуктивные) в цепь статора. В этих схемах пуска снижение пускового тока в т раз вызывает уменьшение пускового момента в т2 раз. Резкое уменьшение пускового момента обычно ограничивает применение этих схем случаями, когда двигатели можно пускать вхолостую.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Что такое пусковой ток электродвигателя?

ЧТО ТАКОЕ ПУСКОВОЙ ТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ?  

В целом, пусковой ток можно описать как ток, который необходим для создания начального пускового момента, проворачивания ротора электродвигателя и обеспечения выхода вращения двигателя на рабочую частоту. В зависимости от выбранного режима и технологии изготовления электродвигателя пусковой ток  может в семь и более раз превышать номинальный потребляемый ток.

Для наглядности проведем аналогию с потреблением топлива автомобилем: во время разгона, мгновенный расход среднестатистического автомобиля может достигать  12-13 литров на 100 км, а после выезда на шоссе, где он движется с равномерной скоростью потребление топлива снижается до 7-8 литров на 100 км. Именно по такой аналогии электродвигатель «разгоняется» до необходимых ему оборотов.

Важно также заметить что метод разгона как на автомобиле, так и у электродвигателя, зависит от его интенсивности (синхронные и асинхронные электродвигатели имеют разные показатели стартовых токов). Для автомобиля снизить расход топлива может метод плавного разгона, а снизить пусковые токи  для электродвигателя – системы плавного пуска и частотные преобразователи.

Подобные пусковые токи могут наблюдаться не только в электродвигателях, но и в других бытовых и промышленных приборах: в: компрессорах кондиционеров и холодильников, дроссельных систем освещения,  индукционных приборах, мощных электромагнитных установках и др. Почему мы рассматриваем пусковой ток электродвигателя? Потому что самые высокие пусковые токи наблюдаются именно у электродвигателей, особенно у тех, которые применяются в насосных станциях, погружных циркуляционных насосах, электрических помп др. схожего оборудования, где  пусковые токи могут достигать 7-9 крат от номинала.

Как работает двигатель в момент запуска. Пусковой ток возникает вследствие того, что для запуска необходимо создать очень мощное магнитное поле в обмотке, чтобы сдвинуть ротор и провернуть его. В момент включения на обмотках двигателя измеряется минимальное сопротивление, из-за  чего растет ток при постоянном значении напряжения. По мере раскручивания двигателя в обмотках появляется индуктивное сопротивление тогда ток стремится к своему номинальному значению.

Электрические двигатели находят применение практически во всех сферах человеческой деятельности: от электробритвы до насосно-перекачивающих станций, поэтому очень важно учитывать пусковой ток электродвигателя при выборе стабилизаторов напряжения, источников бесперебойного питания и резервных электростанций, ведь такое оборудование очень чувствительно к сильным перегрузкам.

 

Автор статьи: Борисов Сергей, НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ!), 01.06.2018. При копировании статьи или ее частей — ссылка на первоисточник обязательна.

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.


Оборудование для плавного пуска двигателя

Устройства плавного пуска ЭНЕРДЖИСЕЙВЕР
Устройства плавного пуска, контроллеры ЭнерджиСейвер (ES) находят свое применение в тех не редких случаях, когда необходимо осуществить плавный пуск и останов двигателя с функцией энергосбережения.
Мощность электродвигателя: от 5,5 кВт до 400 кВт

 

Устройства плавного пуска DANFOSS
Устройства плавного пуска Danfoss используются для плавного пуска и останова двигателей напряжением 380В. Основные области применения УПП: насосное, вентиляционное, дымососное оборудование и др.
Мощность электродвигателя: от 1,5 кВт до 800 кВт
Устройства плавного пуска SCHNEIDER ELECTRIC
Устройства плавного пуска Schneider Electric позволяют осуществлять мягкий пуск двигателя, а так же его останов. Софтстартеры Шнайдер Электрик широко востребованы в компрессорах, насосном, вентиляционном оборудовании и др.
Мощность электродвигателя: от 1,5 кВт до 315 кВт
Устройства плавного пуска ESQ
Устройства плавного пуска ESQ разработаны для уменьшения пусковых токов пуска и останова асинхронных двигателей, способствуя стабильной работе оборудования. УПП оборудованы современными системами управления, из материала высокого качества, что позволяет применять софтстартеры практически в любой сфере промышленности: насосы, вентиляторы, дробилки, лифты и др..
Мощность электродвигателя: от 11 кВт до 400 кВт

На сегодняшний день на рынке представлено множество производителей самых разных по функциональности устройств плавного пуска. Одни из них:
Веспер (Россия)
Schneider Electric (Германия)
Siemens (Германия)
ЭнерджиСейвер (Россия)
Danfoss (Дания)

Устройства плавного пуска производства Веспер, позволило решить тысячи задач во многих сферах промышленности. Использование устройств плавного пуска ДМС обеспечивает плавный разгон двигателя и позволяет совершать торможение с крайне тяжелыми пусковыми режимами (мельницы, дробильные станки, компрессоры, насосы и др.). Регулирование УПП серии ДМС2 осуществляется с помощью удобной клавиатуры, выводя информацию на жидкокристаллический дисплей. Софт-стартер ДМС позволяет обеспечить полную защиту электродвигателя от аварийных ситуаций. На сегодняшний день устройства плавного пуска ДМС производятся мощностью от 11кВт до 400кВт.

Контроллеры ЭнерджиСейвер находят свое применение в тех не редких случаях, когда необходимо осуществить плавный пуск и остановку асинхронного электродвигателя. Устройство плавного пуска ЭнерджиСейвер полностью устраняет механические рывки двигателя, искореняет случаи перегрева двигателя и гидравлических ударов. Все это, Контроллер ES, достигает путем регулировки токов при запуске и останове электродвигателя.

Устройства плавного пуска Schneider Electric — позволяющий осуществлять мягкий пуск двигателя софт-стартер, а также его останов. Немецкое качество устройств плавного пуска Schneider говорит об их надежности и качестве. УПП Шнайдер Электрик широко востребованы в компрессорах, насосном, вентиляционном оборудовании, конвейерах и т.д. Использование в промышленности устройств плавного пуска Шнайдер Электрик повышает эксплуатационные сроки оборудования, за счет устранения рывков, контроля входящего тока и отсутствия случаев чрезмерного нагревания электродвигателя.

Устройства плавного пуска Данфосс MCD200, MCD100, MCD500 используются для плавного пуска и останова электродвигателей напряжением 380 В. Основные области применения УПП насосное, вентиляционное, дымососное оборудование и др. Применение устройств плавного пуска Danfoss  дает возможность обеспечить защиту двигателя и значительно увеличить сроки его службы. УПП Данфосс, за счет исключения скачков напряжения при запуске электродвигателя, значительно снижает вероятность его перегрева. Уменьшая пусковые токи, устраняя рывки привода, УПП Danfoss гарантирует увеличение срока службы Вашего оборудования.

Купить устройство плавного пуска – значит обеспечить свое оборудование долгими годами службы, за счет снижения пусковых токов при запуске двигателя.

Заказать устройство плавного пуска (или устройства плавного пуска, софт стартеры) для электродвигателя Вы можете, оставив заявку на нашей почте [email protected] или связавшись с нашими менеджерами по телефону (800) 500-06-98.

Влияние отрицательных последствий прямого пуска асинхронного двигателя на двигатель, рабочий механизм и питающую сеть

Страница 2 из 2

 

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.

К недостаткам прямого пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором можно отнести:

— высокое потребление тока и соответствующее падение напряжения, что может повредить другим частям системы, подключенным к сети;

— интенсивное ускорение, которое оказывает негативное влияние на компоненты механических передач (ремни, цепи, механические соединения и т. д.), сокращая срок их службы.

Электродвигатель — во время пуска на холостом ходу, когда происходит активное сопротивление его роторной цепи, начинает выделяться тепловая энергия, которая равна кинетической энергии маховых масс, которые приводятся в движение, а во время пуска под нагрузкой количество выделяемой электрической энергии увеличивается.

Выделение электрической энергии в любой цепи выбранного статора чаще всего несколько больше, чем в роторной. Во время частых пусков и во время довольно тяжелых условиях пуска, когда все маховые массы приводимых в движение механизмов большие, часто возникает опасность что электродвигатель перегреется. Количество пусков асинхронного двигателя за один час, допустимое по условиям его нагрева, будет больше, чем будет меньше номинальная мощность двигателя и соответственно, чем меньше соединение с его валом. Во время подачи полного напряжения на выбранный статор любой асинхронной машины имеют место два отрицательных фактора, а точнее: — колебательно затухающий характер данного пускового момента двигателя, — довольно большая кратность начального пускового тока двигателя [3, 4].

Последствия действий данных факторов.

Электродвигатель имеет значительный по величине пусковой ток, что приводит к сильным просадкам напряжения на питающих шинах выбранной подстанции (во время соизмеримой мощности двигателя и трансформатора), что может нарушить работу других потребителей и самого двигателя (торможение/пуска). Большой пусковой ток может вызвать также приличные термические перегрузки обмотки, в результате чего может появиться возможность ускорения старения всей изоляции, ее повреждение, в результате может образоваться межвитковое короткое замыкание. Чувствительным колебанием момента двигателя на самом начальном этапе пуска, которые могут быть выше 4-5 кратного значения заранее заданного (номинального) момента, могут создать лишние проблемы для работы данного механизма (любой кинематической цепи, вплоть до скручивания всех валов). Именно поэтому метод пуска электродвигателя, который напрямую подключен к сети, имеет три очень серьёзные недостатки – влияние на сеть, на сам двигатель и на технологический процесс.

Влияние на питающую сеть. Во время питания от автономных генераторов, особенно в самом конце линии электрических передач, падение напряжения на внутреннем сопротивлении выбранного источника питания и данной линии во время протеканий достаточно больших пусковых токов электродвигателя может привести к просадке напряжения в целой сети, что, конечно, отрицательно сказывается на работе любого другого подключенного к ней оборудования (терминалы релейной защиты, связь, компьютеры, контроллеры и другие), а сам электродвигатель имеет шанс не запуститься по причине уменьшения его момента пропорционально квадрату данной просадки напряжения.

Влияние на сам электродвигатель. Самые пиковые броски тока, которые происходят в переходном процессе пуска (от 6 до 10 по отношению к заданному (номинальному)), могут привести к значительным нагрузкам на всех проводниках, которые расположены в лобовой части обмотки электрического двигателя, что в результате приводит к ослаблению бандажирования обмотки, преждевременному выходу электродвигателя из рабочего состояния и постепенному нарушению изоляции по причине короткого замыкания всех витков обмотки [1].

Влияние на технологический процесс. Самые пиковые моменты переменного знака, которые развиваются электродвигателем во время пуска (от 4 до 5 кратные по отношению к заданному (номинальному)), могут привести к медленному повышению зазоров в механических соединениях между механизмом и электродвигателем, кроме этого, в другом ряде случаев вредно сказываются на всем технологическом процессе. Где данные нагрузки крайне недопустимы (к примеру, магистральные конвейеры, когда осуществляется вытягивание приводного ремня, смесители и вентиляторы в случае опасности деформирования, системы транспортировки развешанных, поломка рабочих колес и насосов, хрупких или уложенных материалов во время их раскачивания, рассыпания или падения и тому подобное) [2].

Электродвигатель и преимущества плавного пуска.

Использование устройств плавного пуска дает возможность: устранить все рывки в механической части привода в момент останова и пуска электродвигателя; увеличить период службы электродвигателя; уменьшить вероятность перегрева электродвигателя; снизить ударные перегрузки с помощью уменьшения пусковых токов электродвигателя. Вместе с эффектом от плавного пуска данное устройство плавного пуска дает возможность уменьшить мгновенную активную используемую мощность, существенно уменьшить реактивную мощность, снизить шум, защитить электродвигатель, вибрацию и нагрев электродвигателя.

Литература

  1.      Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным управлением. М.: Академия, 2006. 265 с.
  2.      Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Академия, 2004. 256 с.
  3.      Аметистова Е. В. Основы современной энергетики. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 632 с.
  4.      Бурман А. П. Строев В. А. Современная электроэнергетика. М.: Академия, 2004. 256 с.


Пусковые токи асинхронных электродвигателей — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Пусковым называется ток, необходимый для осуществления запуска электрического двигателя. Пусковые токи асинхронных электродвигателей обычно в несколько раз превышают показатели, достаточные для работы в нормальном режиме.

Пусковые токи асинхронных электродвигателей

Двигатели асинхронного типа в момент подключения к электросети потребляют значительное количество энергии для того, чтобы:

  • привести ротор в движение;
  • поднять скорость вращения с нуля до рабочего уровня.

Этим объясняется необходимость использования большого пускового тока, который существенно отличается от количества электроэнергии, позволяющего поддерживать постоянное число оборотов. Это характерно не только для асинхронных, но и для однофазных двигателей постоянного тока, хотя принцип действия последних совершенно иной.

Проблема высоких пусковых токов: решение

Высокий пусковой ток может спровоцировать резкое, хотя и кратковременное падение напряжения, при котором прочие подключенные к сети устройства испытают недостаток энергии. Это нежелательно, поскольку негативно влияет на безопасность работы и долговечность оборудования.

Для решения задачи предусмотрены специальные дополнительные устройства, установка которых в процессе подключения и наладки двигателей позволяет:

  • максимально уменьшить значение пускового тока;
  • повысить плавность запуска;
  • снизить затраты на запуск агрегата, так как становится возможным применение менее мощных дизельных электростанций, стабилизаторов, проводов с меньшим сечением и пр.

Наибольшей эффективностью отличаются такие современные устройства, как частотные преобразователи и софтстартеры. Они обеспечивают высокую (более минуты) продолжительность поддержания пускового тока.

Как рассчитать пусковой ток электродвигателя

Чтобы объективно оценить сложность условий запуска двигателя, необходимо предварительно узнать величину необходимого для этого пускового тока. Основные этапы расчета следующие:

  • вычисление номинального тока;
  • определение значения пускового тока (в амперах).

Для того чтобы получить значение номинального тока для используемой модели электродвигателя, применяют формулу, которая имеет вид Iн=1000Pн / (Uн*cosφ*√ηн). Pн и Uн – это номинальные показатели мощности и напряжения, cosφ и ηн – номинальные коэффициенты мощности и полезного действия.

Собственно пусковой ток, который обозначается как Iп, определяется при помощи формулы Iп = Iн * Kп, где Kп – это кратность постоянного тока по отношению к его номинальному значению (Iн). Всю необходимую для проведения расчетов информацию (значения Kп, Pн, ηн, cosφ, Uн) можно найти в технической документации, которая прилагается к электродвигателю.

Корректный расчет пускового тока двигателя способствует правильному выбору автоматических выключателей, предназначенных для защиты линии включения, а также приобретению дополнительного оборудования (генераторы и пр.) с подходящими параметрами.


Устройства плавного пуска электродвигателя | Софтстартеры

Принцип работы
Классификация
Критерии выбора

Устройство плавного пуска (УПП) обеспечивает плавный разгон и выбег асинхронного электродвигателя.

Принцип работы софтстартера

При прямом пуске электродвигателя происходит резкое падение напряжения в электросети, рост пусковых токов на статорных обмотках до критических значений (в 6-8 раз выше номинала) и существенное увеличение крутящего момента. Устройство плавного пуска используется для управления этими параметрами. В момент разгона электродвигателя софтстартер поднимает питающее напряжение до начального (на 40-60% меньше номинального), затем постепенно увеличивает его до номинала. С ростом напряжения снижается пусковой ток и скорость его нарастания, как следствие, увеличивается время пуска электродвигателя. Для ограничения напряжения применяются силовые ключи — тиристоры.


Схема УПП с внешним байпасным контактором

После того, как напряжение на двигателе достигает номинального значения и процесс разгона завершается, устройство плавного пуска выводится из цепи с помощью байпасного контактора (шунтирование). Через УПП перестает проходить ток, и устройство охлаждается. Некоторые софтстартеры имеют встроенное шунтирование. Это позволяет уменьшить размеры и вес пускателя, поскольку отпадает необходимость в габаритном радиаторе охлаждения.

При торможении двигателя устройство плавного пуска подает постоянный ток на обмотки статора. Эта функция необходима при управлении электроприводом с активной нагрузкой (подъемники, лифты, наклонные конвейеры).

Плавное регулирование входящего напряжения и пускового момента электродвигателя позволяет снизить пусковую нагрузку на привод, уменьшить износ его механических частей, обеспечить защиту оборудования от перегрузок и перегрева.

Классификация УПП

В зависимости от количества регулируемых фаз устройства плавного пуска могут быть двухфазными или трехфазными. В первом случае управление запуском происходит по двум фазам, третья фаза подключается к электродвигателю напрямую. Двухфазные софтстартеры меньше по размеру и дешевле. Подобные УПП рекомендуется использовать только при невысокой частоте пусков.

По способу управления пускатели подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства построены на базе микропроцессоров. Такие УПП обладают более широкой функциональностью и гибкостью управления электродвигателем, удобством в настройке и работе. Аналоговый плавный пуск имеет ограниченные возможности и сравнительно невысокую точность обработки сигналов, при этом отличается надежностью и быстродействием.

Параметры выбора УПП

При выборе устройства плавного пуска необходимо ориентироваться, прежде всего, на характер нагрузки. Существует 3 типа нагрузки: нормальная, тяжелая и очень тяжелая.

При нормальном режиме работе величина пускового тока может быть до 3 раз выше номинала. Типичные примеры легкого пуска: центробежные насосы, центробежные компрессоры и вентиляторы, элеваторы, прессы, эскалаторы, пилорамы и циркулярные пилы. В этих случаях устройство плавного пуска должно иметь ту же мощность, что и электродвигатель.

При тяжелой нагрузке пусковой ток может превышать номинал до 4,5 раз, при очень тяжелой – более чем в 6 раз. Примеры тяжелого и очень тяжелого пуска: поршневые компрессоры, лебедки, мельничные дробилки, вертикальные конвейеры, центрифуги, ленточные пилы. Подобное оборудование требует установки софтстартера на один типоразмер больше электродвигателя (с запасом по мощности).

Также при выборе плавного пускателя нужно обращать внимание на следующие параметры:

  • Частота пусков. Софтстартер ограничивает максимальное количество пусков в час.
  • Количество фаз регулирования (двухфазные и трехфазные устройства плавного пуска).
  • Величина питающего напряжения.
  • Функциональность. Пускатель может выполнять ряд дополнительных функций: защита двигателя от перегрузок, самозащита УПП, возможность динамического торможения, шунтирование. При параллельном подключении нескольких электродвигателей с синхронным пуском обязательно наличие байпасного контактора для шунтирования тиристоров.
  • Условия эксплуатации софтстартера (температура окружающей среды, относительная влажность, высота над уровнем моря и проч.).

Другие полезные материалы:
Редуктор от «А» до «Я»
Как выбрать мотор-редуктор
Обзор устройств плавного пуска SIEMENS
Выбор электродвигателя
Схемы подключения устройства плавного пуска

Что такое пусковой ток в двигателе переменного тока и почему это важно?

Когда электрическое устройство, такое как асинхронный двигатель переменного тока, включено, оно испытывает очень сильный мгновенный скачок тока, называемый пусковым током.

Когда запускается асинхронный двигатель переменного тока, подаваемое напряжение создает магнитное поле в статоре, которое индуцирует магнитное поле в роторе. Взаимодействие этих двух магнитных полей создает крутящий момент и заставляет двигатель вращаться.Согласно закону Ленца, создание магнитного поля вызывает индуцированное напряжение, которое противодействует напряжению питания. Это противоположное индуцированное напряжение , известное как обратная ЭДС , также работает для ограничения силы тока в двигателе.

Однако количество производимой обратной ЭДС прямо пропорционально скорости двигателя. Таким образом, при запуске , когда скорость двигателя близка к нулю , обратная ЭДС очень мала, и допускается протекание большого «пускового» тока.


На величину тока, потребляемого двигателем во время запуска, также влияет сопротивление обмоток статора. Новые высокоэффективные двигатели, такие как версии с повышенным КПД IE3, имеют более низкое сопротивление обмотки (для уменьшения потерь I 2 R), поэтому пусковой ток может быть даже более серьезной проблемой в этих конструкциях, чем в более старых двигателях с более низким КПД. .


Самый высокий уровень пускового тока возникает в течение первого полупериода работы двигателя и может более чем в 10 раз превышать ток полной нагрузки двигателя.Когда двигатель начинает двигаться, ток уменьшается до уровня тока заблокированного ротора двигателя, который часто в шесть-восемь раз превышает нормальный рабочий ток двигателя. По мере увеличения скорости двигателя и, следовательно, обратной ЭДС , ток далее уменьшается, пока не будут достигнуты нормальная рабочая скорость и нормальный рабочий ток.

Первоначальный всплеск тока — это пусковой ток, который быстро уменьшается до уровня тока заторможенного ротора (LRC), прежде чем, наконец, достигнет нормального рабочего тока:
Изображение предоставлено: Портал электротехники

Ток заторможенного ротора — это ток двигатель будет тянуть, когда ротор заблокирован или еще не начал двигаться.Термины «пусковой ток» и «ток заторможенного ротора» часто используются взаимозаменяемо, но в зависимости от контекста они могут относиться к разным явлениям.

Министерство энергетики США объясняет разницу между пусковым током и током заторможенного ротора следующим образом:

«Мгновенный пиковый пусковой ток — это кратковременный переходный процесс, который возникает сразу (в пределах половины цикла переменного тока) после замыкания контакта. Ток заторможенного ротора — это среднеквадратичный (RMS) ток, который устанавливается после пикового броска тока; ток остается около значения заблокированного ротора во время разгона до тех пор, пока двигатель не достигнет своей рабочей скорости.Термины пусковой ток и пусковой ток часто используются для обозначения тока заторможенного ротора ».


Высокий пусковой ток может вызвать ложное срабатывание защитных устройств или повреждение двигателя. Это также может вызвать провалы напряжения в линии питания (что может повлиять на другое оборудование) или даже помешать правильному запуску двигателя. Высокий пусковой ток также приводит к созданию высокого крутящего момента при запуске , иногда в два раза превышающего номинальный крутящий момент , что может вызвать внезапное сильное ускорение, которое повреждает механические нагрузки.

Существует ряд методов пуска, которые могут снизить уровни пускового тока в асинхронных двигателях переменного тока. Один из них — использовать устройство плавного пуска , устройство, которое постепенно увеличивает напряжение питания на клеммах двигателя во время запуска, тем самым снижая пусковой ток и контролируя пусковой момент.

Точно так же частотно-регулируемый привод снижает пусковой ток, управляя напряжением, подаваемым на двигатель. Но частотно-регулируемый привод работает, изменяя частоту напряжения, а не величину напряжения двигателя.

Уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя

Во время переходного процесса, связанного с ускорением машины переменного тока, запущенной как индуктивная нагрузка, от источника потребляется ток, который может в несколько раз превышать номинальную полную нагрузку обмотки машины. Чтобы справиться с этим током, защитное устройство (например, автоматический выключатель), расположенное на стыке распределительной шины и фидера с вращающейся нагрузкой, должно иметь мгновенную настройку и короткую настройку времени, которые будут адекватно защищать оборудование, расположенное ниже по потоку, но также предотвратят ложное срабатывание. во время переходного процесса ускорения.

Проводник (и), используемый для переноса тока от защитного устройства к вращающейся нагрузке, обычно находится в пределах своих пределов, если их размер соответствует местным электрическим нормам. В Северной Америке и Европе (и, возможно, в других местах) кабель должен иметь возможность постоянно выдерживать ток, превышающий номинальный ток нагрузки — обычно это означает номинальную допустимую нагрузку 1,25x.

Обмотка статора двигателя и обмотка ротора спроектированы таким образом, чтобы выдерживать пусковой ток без чрезмерного теплового напряжения, при условии, что действительно имеет место вращение (т.е.е. мотор не садится на «заглох»).

Все соединительные соединения — болтовые заделки, гофрированные соединения, паяные или сварные соединения и т. Д. — также должны быть рассчитаны на полный номинальный ток, соответствующий фактической допустимой нагрузке кабеля. Дополнительный нагрев, возникающий в результате сильноточного переходного режима, не будет оказывать неблагоприятного воздействия на соединение в течение длительного времени, пока двигатель действительно вращается.

Некоторые методы, используемые для уменьшения пускового тока короткозамкнутого асинхронного двигателя:

  1. Плавный пуск (контроль напряжения)
  2. Частотно-регулируемые приводы (управление напряжением и частотой)
  3. Звезда / треугольник с пуском
  4. Полное сопротивление статора и / или сопротивление, начиная с
  5. Автотрансформатор Пусковой

Дополнительная техника для асинхронных двигателей с фазным ротором (контактные кольца):

  1. Сопротивление ротора пусковое

Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с прямым онлайн-запуском, и некоторые из факторов, которые необходимо учитывать при выборе метода запуска:

  1. Механические нагрузки, приложенные к двигателю
  2. Требования к скорости, крутящему моменту и торможению
  3. Механические характеристики двигателя, включая его механическую нагрузку
  4. Электрические характеристики двигателя, включая его номинальный форм-фактор, если вы используете частотно-регулируемый привод или устройство плавного пуска.
  5. Скоростные / крутящие характеристики нагрузки и двигателя
  6. Кабели и электрические системы, питающие двигатель
  7. Стоимость методов запуска, поскольку они значительно различаются между методами.

Вам нужно будет много читать об асинхронных двигателях и методах запуска, поскольку необходимо учитывать множество факторов. Это лишь некоторые из них.

Общие сведения о пусковых (пусковых) токах двигателя и статья 430 NEC.52 — Обучение нефриту

Пусковые (пусковые) токи двигателя и статья 430.52 NEC

Автор: Stan Turkel | 5 марта 2019 г.

Пусковой ток, также называемый «током заторможенного ротора», — это чрезмерный ток, протекающий внутри двигателя и его проводников в течение первых нескольких моментов после подачи питания на двигатель (включения). Это потребление тока иногда называют «током заторможенного ротора», потому что ток, необходимый при запуске для начала вращения невращающегося, обесточенного вала двигателя, очень похож на чрезмерное потребление тока в моменты, когда двигатель перегружен до заедания.В обоих случаях потребление тока таково, что требуется, когда двигатель пытается преодолеть холостой вал двигателя.

Устройства защиты от перегрузки по току, защищающие двигатель и его схемы, должны выдерживать этот кратковременный , но очень сильный скачок тока , при этом обеспечивая надлежащую защиту от короткого замыкания на землю и условий перегрузки двигателя.

Это отличное место для прогулки.

Пусковой ток двигателя является необходимым условием перегрузки

Итак, что такое пусковой ток двигателя? При первом включении двигателя переменного тока в цепи питания двигателя потребляется чрезмерный ток, значительно превышающий уровни тока, указанные на паспортной табличке двигателя.Высокое сопротивление часто встречается при запуске двигателя из статического (холостого) положения, и для начала вращения вала двигателя необходимо чрезмерное потребление тока.

Часто во время начального полупериода протекания электрического тока при запуске двигателя (Примечание: полупериод в электрической системе с частотой 60 Гц равен 1/120 секунды времени) пусковые токи достигают уровней, в 20 раз превышающих чем нормальные уровни тока, возникающие при нормальной рабочей скорости двигателя.После этого начального скачка тока двигатель начинает вращаться. В этот момент начальный пусковой ток ослабевает, снижаясь до уровня, равного 4-8-кратному нормальному рабочему току этого двигателя. Этот пониженный, но все же в значительной степени преувеличенный ток поддерживается только на короткое время, поскольку двигатель быстро достигает полной скорости вращения, после чего ток снижается до нормального рабочего уровня.

Пусковой ток и компоненты двигателя

При рассмотрении пускового тока помогает понять, что происходит внутри асинхронного двигателя переменного тока, когда мы впервые включаем его.Мы знаем, что обмотки статора получают питание сразу после включения. Переменный ток (AC), подаваемый на эту обмотку, создает переменное магнитное поле, а затем индуцирует это поле в роторе.

Разница в магнитных полях между обмоткой статора (неподвижная группа медных обмоток в двигателе) и обмоткой ротора (обмотка вращающегося вала) является самым большим фактором начального пускового тока, возникающего при запуске. Как только ротор начинает вращаться, а затем догоняет магнитное поле статора, разница между двумя полями уменьшается, и пусковой ток падает пропорционально.

Конечно, мы знаем, что стандартный асинхронный двигатель переменного тока всегда испытывает скольжение или градусов; два магнитных поля никогда не синхронизируются полностью, так как ротор всегда в некоторой степени отстает от поля обмотки статора. Это «скольжение» двигателя определено как процентов от скольжения , а конечный крутящий момент, передаваемый валом двигателя, является результатом магнитной силы, наведенной на вал двигателя, за вычетом этого скольжения.

Защита цепей двигателя

Национальный электротехнический кодекс требует нескольких уровней защиты при установке систем управления двигателями.Эта защита необходима для фидерной цепи двигателя (защита от короткого замыкания и замыкания на землю ), ответвленной цепи двигателя (защита от короткого замыкания и замыкания на землю ), а также для защиты двигателя от перегрузки, при которой ток проходит через двигатель измеряется на каждой отдельной фазе цепи, питающей двигатель в сборе.

Понимание потенциала пускового тока двигателя (пускового тока) в дополнение к номинальному напряжению двигателя, указанному на паспортной табличке, номинальной мощности (л.с.) и номинальному току при полной нагрузке (FLA) в сочетании с NEC дает нам информация, необходимая для правильного определения защиты от перегрузки по току / перегрузки для этого двигателя.

Хотя мы хотим, чтобы OCPD (устройство защиты от перегрузки по току), , будь то автоматический выключатель или предохранитель , обеспечивал максимальную защиту от короткого замыкания и перегрузки, нам также необходимо игнорировать эти защитные устройства, для короткого период времени, — неизбежный пусковой ток, который будет возникать при запуске двигателя.

Автоматические выключатели с обратнозависимой выдержкой времени и плавкие предохранители с выдержкой времени, предоставленные для использования с разрешения, указанного в 430.52 NEC, обеспечивают защиту от короткого замыкания на землю в сочетании с защитой от перегрузки .И автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени, и плавкий предохранитель с выдержкой времени предназначены для выдерживания этих мощных пусковых токов в течение нескольких сотых секунды, необходимых для преодоления первоначального запуска двигателя. Автоматические выключатели с обратнозависимой выдержкой времени достигают этого за счет использования атрибута, называемого «кривая срабатывания», который, по существу, позволяет экстремальному, преувеличенному току оставаться на выключателе до полсекунды или дольше, при этом выполняя мгновенное отключение контактов выключателя, когда обнаруживается прямое замыкание на землю.

Увеличение допустимой нагрузки предохранителя или автоматического выключателя в диапазоне от 225% до 400% от номинального значения цепи, указанное в таблице 430.52, мало помогает противостоять вышеупомянутому пусковому току. Однако , это разрешенное увеличение размера устройства максимального тока (выключателя или предохранителя), действительно поддерживает цепь в течение нескольких секунд сразу после этого начального пускового тока, поскольку ток спадает и снижается до нормального рабочего тока.

Встроенные свойства задержки, обнаруженные в этих двух типах устройств максимального тока, в сочетании с увеличением размера, которое разрешено для этих же устройств (разрешено в T430.52), позволяют ответвленной цепи двигателя выдерживать кратковременные бомбардировка сильными пусковыми токами, возникающими при запуске двигателя.

Следующее руководство поможет вам сделать правильный выбор для защиты CB.

Для стандартной защиты от короткого замыкания с использованием автоматического выключателя с обратнозависимой выдержкой времени используется следующее:

  1. Использовать таблицы 430.247–430.250 для определения FLC двигателя. (Обратите внимание, что мы не используем информацию с паспортной таблички двигателя).
  2. Из таблицы 430.52 находим правильное максимальное значение уставки для стандартной защиты от короткого замыкания
  3. Умножаем FLC двигателя на значение в таблице 430.52
  4. Округлим ближайший доступный стандартный рейтинг, указанный в таблице 240.6 (A).

В разделе Кодекса 430.52 (C) (1) (c) мы находим исключение из разрешений, предоставленных для определения номинала автоматического выключателя с обратнозависимой выдержкой времени, которые указаны в Таблице 430.52. Мы читаем: Если номинал автоматического выключателя, определенный в T430.52, недостаточен для пускового тока (пускового тока), испытываемого двигателем, электрик может увеличить номинал автоматического выключателя еще больше, до максимум 400% для нагрузок, которые не превышают 100 ампер. И до максимум 300% для нагрузок, которые на больше, чем , чем 100 ампер.

Предохранители, используемые вместо автоматических выключателей

Что касается плавких предохранителей, выбранных в качестве устройства защиты от максимального тока, вместо автоматического выключателя с обратнозависимой выдержкой времени, мы, , по-прежнему используем Таблицу 430.52 для первоначального выбора номинала, но существуют дополнительные и более строгие правила, которые существуют для увеличения номинала этих предохранителей за пределами Таблицы, чтобы преодолеть пусковой ток. Эти дополнительные правила и ограничения находятся в разделе Кодекса 430.52 (C) (1).

Как ограничить пусковой ток двигателя постоянного тока

Выбор ограничителя пускового тока для защиты двигателя постоянного тока

Итак, какое отношение ограничитель пускового тока имеет к пуску двигателя постоянного тока? Больше, чем вы думаете.Пусковой ток двигателя постоянного тока — это максимальный мгновенный входной ток, потребляемый двигателем постоянного тока при первом включении, и важно знать, как ограничить пусковой ток, чтобы предотвратить возможное повреждение двигателя.

Двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую с помощью статора, который является статическим компонентом двигателя постоянного тока, и ротора, который вызывает механическое вращение двигателя.

Двигатели постоянного тока

используются во многих отраслях промышленности, таких как:

  • Промышленное
  • Медицинский
  • Автомобильная промышленность
  • Аэрокосмическая промышленность

Большие двигатели постоянного тока используются в конвейерах, лифтах и ​​подъемниках, а также в приводах сталепрокатных станов и в двигателях электромобилей.

Поскольку пусковой ток двигателя постоянного тока может в 2-3 раза превышать ток в установившемся режиме, использование ограничителей пускового тока для снижения пускового тока поможет продлить срок службы и эффективность двигателя постоянного тока.

Посмотрите видео и узнайте о влиянии статора и ротора на пусковой ток двигателя постоянного тока.

Чтобы узнать больше о пусковом токе, посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов

Найдите подходящий ограничитель пускового тока для своего двигателя постоянного тока за ТРИ простых шага .Этот процесс прост и понятен, используя приведенные ниже расчеты.

Расчеты Показанные основаны на двигателе постоянного тока мощностью 1 л.с. . Были сделаны также четыре других предположения.

Данные факты:

Допущения:

  1. Входное напряжение: 24В.
  2. Пусковой ток: 3-кратный установившийся ток.
  3. Продолжительность броска: 200 мс.
  4. Максимальный желаемый пусковой ток: Уменьшить пусковой ток на 50%

ШАГ ПЕРВЫЙ: Расчет пускового тока

Этот расчет выполняется в три этапа, потому что перед продолжением необходимо преобразовать мощность в ватты.

Расчет пускового тока двигателя постоянного тока

ШАГ ВТОРОЙ: Расчет для определения энергии, которую ограничитель пускового тока должен поглотить без сбоев

Этот расчет выполняется для определения необходимой мощности.

  • Энергия равна мгновенной входной мощности, умноженной на продолжительность броска тока.
  • Мгновенная входная мощность равна входному напряжению, умноженному на пусковой ток.

Рассчитайте количество энергии броска, поглощаемой ICL

ШАГ ТРЕТИЙ: Расчет для определения минимального сопротивления при нулевой мощности

Этот расчет выполняется для определения минимального сопротивления, необходимого для предотвращения отказа двигателя из-за пускового тока постоянного тока. Цель: Снизить пусковой ток постоянного тока на 50%.

Расчет максимального желаемого тока

Ограничитель пускового тока для данного приложения пускового тока двигателя постоянного тока

Приведенные выше расчеты рекомендуют для этого приложения MS35 1R040 .Щелкните лист данных для получения подробных технических характеристик. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о DC Motors

Недавнее отраслевое исследование, проведенное Data and Strategies Group, Inc., Фрамингем, Массачусетс, показывает, что ограничители пускового тока (термисторы NTC) в подавляющем большинстве являются наиболее популярным типом устройств для подавления пускового тока для источников питания.

AMETHERM производит высококачественные и экономичные ограничители пускового тока, сертифицированные ISO9001 .Узнать больше об ограничителях пускового тока

Избегайте перегрузки электрической сети во время запуска большого двигателя с помощью упрощенных расчетов на этапе проектирования

Этот пост является частью серии блогов по управлению двигателями, в которых обсуждаются различные аспекты интеграции больших двигателей в электрическую сеть и производственный процесс.

Падение напряжения при включении нагрузки — серьезная проблема в тяжелой промышленности. Печи, трансформаторы и большие двигатели являются примерами нагрузок с высокими пусковыми токами, вызывающими падение напряжения.В то же время у двигателей, подверженных падению напряжения, будет снижен крутящий момент, что приведет к замедлению и даже остановке. Чувствительные электронные устройства могут выйти из строя при падении напряжения. Чтобы справиться с этими проблемами, используется защита от падения напряжения для отключения нагрузки при определенном пороге. Если на этапе проектирования не учитываются падения напряжения, они могут позже стать причиной простоев технологического процесса и производственных потерь.

Рисунок 1 Пусковой ток двигателя и создаваемое падение напряжения

Для больших двигателей лучше всего решить проблему как можно раньше на ранней стадии проектирования проекта.Однако на данном этапе доступно меньше входных данных, поэтому это может быть сложно.

Вот почему быстрые упрощенные расчеты могут быть уместными по сравнению с трудоемким моделированием, основанным на нескольких предположениях.

Простой метод расчета — сосредоточиться только на преобладающих реактивных сопротивлениях, пренебрегая сопротивлениями, и рассматривать электрическую сеть как импедантную цепь. Этот метод действителен, если кабели можно не использовать.

Рассмотрим следующую электрическую сеть с одним пусковым двигателем:

Рисунок 2 Эквивалентная схема пускового двигателя с параллельными начальными нагрузками

Где,

Исходя из рисунка выше, пусковое напряжение и падение напряжения могут быть выражены как:

Несколько параметров могут помочь поддерживать высокое пусковое напряжение и уменьшить падение напряжения во время пуска.

Эти параметры показаны в следующей таблице:

Фактически, ограничение падения напряжения Vdrop возможно с помощью:

Увеличение эквивалентного пускового реактивного сопротивления

с:
  • Ток нагрузки (1) уменьшается за счет отключения или уменьшения нагрузки перед запуском большого двигателя. Этот метод ограничен конкретными процессами (нефть и газ, шахты и т. Д.) И исключительным запуском (один запуск в год) очень больших двигателей (> 10 МВт). Это решение, основанное на автоматизации процессов.
  • Уменьшение пускового тока двигателя (2) с помощью пускового оборудования. Этот метод дает дополнительное преимущество в виде снижения механического напряжения. Пусковой ток (2) также можно уменьшить с помощью специального двигателя с низким пусковым током, что может быть более экономичным решением, чем использование стартера.

Снижение реактивного сопротивления трансформатора

с:
  • Более высокая мощность трансформатора (3) и / или более низкое напряжение короткого замыкания (4)

Снижение реактивного сопротивления сети или генератора на входе

за счет:
  • Проверьте мощность короткого замыкания электросети (5) с действующими входами.Недооценка значения может иметь экономические последствия из-за пессимистической оценки падения пускового напряжения.
  • Увеличение мощности генератора (6) или конструкция генератора с более низким субпереходным импедансом (7).

Пример использования:

Рассмотрим пример двигателей 4 x 315 кВт 0,4 кВ 550 А, питаемых через трансформатор 1,5 МВА 22 / 0,42 кВ с напряжением короткого замыкания 6% и мощностью короткого замыкания на входе 750 МВА.

Для одного двигателя, запускаемого при 6 x In, с 3 аналогичными двигателями, которые полностью загружены и работают параллельно, переменные могут быть рассчитаны как:

Тогда напряжение при пуске можно рассчитать как:

Далее в нашей серии блогов: Как оценить падение напряжения при запуске большого двигателя.

Хотите узнать больше об управлении двигателем? Позвольте нашему опыту быть вашим проводником в этой бесплатной брошюре:

Управление двигателем для двигателей большой мощности низкого и среднего напряжения

Почему высокий пусковой ток асинхронного двигателя

Пусковой ток асинхронного двигателя:

Пусковой ток асинхронного двигателя в 5–7 раз превышает нормальный ток полной нагрузки. Поэтому для снижения высоких пусковых токов асинхронного двигателя используются различные методы пуска асинхронного двигателя, такие как (пускатель со звезды на треугольник, пускатель автотрансформатора и другие методы пуска).

Почему высокие пусковые токи:

Асинхронный двигатель

можно сравнить с электрическим трансформатором с короткозамкнутой вторичной обмоткой. Первичную обмотку трансформатора можно сравнить с обмоткой статора асинхронного двигателя, а обмотку ротора рассматривать как короткозамкнутую вторичную обмотку трансформатора.

Модель асинхронного двигателя

показана на рисунке. Из модели асинхронного двигателя видно, что асинхронный двигатель состоит из двух параллельных цепей

  • Цепь намагничивающего элемента
  • Цепь сопротивления и реактивного сопротивления

Намагничивающая составляющая тока, протекающего через асинхронный двигатель, пропорциональна приложенному напряжению и не зависит от нагрузки на двигатель, аналогичный трансформатору.

Цепь сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния состоит из сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния статора и ротора асинхронного двигателя, соединенных последовательно. Сопротивление нагрузки (переменное) подключено последовательно к фиксированному сопротивлению ротора и статора. Во время пуска мотора скольжение будет равно единице. Поэтому, если мы рассчитаем полное сопротивление (полное сопротивление статора и ротора) пусковым токам во время пуска асинхронного двигателя, оно будет минимальным, что приведет к высоким пусковым токам во время пуска двигателя.

Когда 3-фазное напряжение подается на обмотку статора для запуска асинхронного двигателя, высокие пусковые токи намагничивают воздушный зазор между статором и ротором. В обмотках ротора асинхронного двигателя возникает наведенная ЭДС из-за вращающегося магнитного поля. Эта наведенная ЭДС создает электрический ток в обмотках ротора. Ток, генерируемый в обмотках ротора, создает поле, которое, в свою очередь, создает крутящий момент для вращения двигателя. Как только ротор начинает набирать скорость, ток, потребляемый машиной, уменьшается.Время, необходимое для запуска двигателя, зависит от времени, необходимого для ускорения, которое зависит от характера подключенной нагрузки.

Недостатки высоких пусковых токов в асинхронных двигателях:

Высокие пусковые токи, потребляемые асинхронным двигателем во время пуска, могут привести к значительному падению напряжения на подключенной шине. Это падение напряжения на шине может повлиять на производительность других двигателей, работающих на шине. Падения напряжения при запуске больших двигателей могут привести к отключению некоторых двигателей, работающих на одной шине.Следует соблюдать осторожность, чтобы ограничить пусковые токи во время пуска двигателя, используя соответствующие методы пуска

Для больших двигателей срок службы машины зависит от количества пусков. Высокие пусковые токи могут вызвать повышение температуры машины, повредить изоляцию и сократить срок ее службы.

Выберите правильную стратегию пуска для больших двигателей

Благодаря легкому доступу к электричеству, электродвигатели теперь можно использовать для больших насосов и компрессоров, которые когда-то приводились в действие газовыми двигателями или турбинами.Электродвигатели могут быть низкого напряжения [600 В (В) или меньше] или среднего напряжения (более 600 В). Поскольку конечные пользователи все больше и больше полагаются на более крупные электродвигатели, они сталкиваются с новыми техническими проблемами, в том числе с запуском двигателя.

Когда запускается большой двигатель, он может потреблять в шесть-шесть с половиной раз больше номинального тока полной нагрузки или пускового тока двигателя. Возникающие в результате большие сбои напряжения неприемлемы для поставщиков коммунальных услуг и энергосистемы станции. Операторы должны иметь соответствующую стратегию запуска двигателей, которая согласуется с требованиями технологического процесса и коммунальных предприятий, оставаясь при этом безопасной, надежной, обслуживаемой и эффективной.

В этой статье подробно рассказывается о популярных методах запуска двигателя, о том, как они работают и как они влияют на двигатель. Статья будет охватывать механическое оборудование мощностью от 250 до 7500 лошадиных сил (л.с.) и напряжение двигателя от 2,3 до 13,8 киловольт (кВ).

Классификации

Распространенные методы пуска двигателей подразделяются на фиксированную частоту (50 или 60 Гц) или переменную частоту. Методы с фиксированной частотой включают в себя пускатели прямого включения (DOL) и твердотельные пускатели пониженного напряжения.Пуск с регулируемой частотой состоит из частотно-регулируемых приводов (ЧРП). Хотя метод прямого пуска широко известен, производители двигателей могут создавать двигатели с прямым пуском с гораздо меньшим пусковым током.

Двигатели с низким пусковым током

Двигатели с низким пусковым током с точки зрения эксплуатации являются стандартными двигателями прямого впрыска. Они работают с фиксированной скоростью в соответствии с частотой сети. Двигатели требуют реле защиты, и их количество пусков ограничено. Однако они различаются по конструкции стержня ротора.

Рисунок 1а. Однопроводная электрическая линия двигателя с низким пусковым током (изображения и графика любезно предоставлены TMEIC) Рисунок 1b. Низкий бросок двигателя: скорость-крутящий момент / профиль тока

Изменяя металлургию стержня ротора, пусковой ток может быть уменьшен с 500 до 300 процентов от тока полной нагрузки двигателя. На рисунке 1а показана электрическая линия схемы пуска двигателя с низким пусковым током, а на рисунке 1b показана зависимость скорости от крутящего момента / тока. Хотя эти конструктивные изменения увеличивают пусковой крутящий момент двигателя и снижают пусковой ток, они также снижают эффективность двигателя и увеличивают общую стоимость владения.Конструкция ротора с двойной обоймой сводит к минимуму потери эффективности, когда один набор стержней ротора, ближайший к внешнему краю ротора, эффективен во время запуска (см. Изображение 1). Внутренние стержни ротора похожи на высокоэффективный двигатель, что повышает эффективность работы.

Рисунок 1. Двухклеточная конструкция стержня ротора для двигателя с низким пусковым током.

Обычно электродвигатели с низким пусковым током применяются на установках, которые имеют «островное» производство электроэнергии, например, на морских платформах или удаленных местах на протяженных линиях электропередачи.Двигатели с низким пусковым током проектируются по индивидуальному заказу, имеют более длительный срок изготовления и более дорогие в производстве. Чем больше требуется снижения пускового тока, тем дороже двигатель.

Значительное снижение мощности генераторов или системы энергоснабжения перед двигателем компенсирует дополнительные расходы. Двигатели с низким пусковым током могут запускать нагрузки с переменным или постоянным крутящим моментом, такие как насосы, компрессоры, вентиляторы, экструдеры, конвейеры и шаровые мельницы. В зависимости от производителя, двигатели с низким пусковым током имеют ограниченную мощность от 15000 до 17000 л.с., 3600 об / мин и 13 об / мин.8 кВ.

Хотя этот вариант является привлекательным, необходимо сравнить момент нагрузки и инерцию приводимого оборудования с возможностями двигателя с низким пусковым током. В противном случае двигатель не сможет разогнать нагрузку.

Устройство плавного пуска пониженного напряжения

Устройства плавного пуска с пониженным напряжением

— это самый простой и распространенный метод снижения пускового тока двигателя. Устройства плавного пуска, основанные на кремниевом выпрямителе (SCR), разработанном в 1950-х годах, были недорогим решением для запуска двигателей с 1980-х годов.

Устройство плавного пуска использует тиристоры для снижения пускового напряжения и плавного повышения напряжения на клеммах двигателя без изменения частоты энергосистемы. На рисунке 2а показана электрическая однолинейная схема устройства плавного пуска. Подобно бытовому диммеру, в устройствах плавного пуска используется контроллер, который позволяет изменять выходное напряжение по времени и задавать запрограммированный предел тока. График выхода устанавливает время, в течение которого устройство плавного пуска переходит от нуля до полного напряжения.

Рисунок 2а. Электрическая однопроводная линия устройства плавного пуска Рисунок 2b.Профиль скорости-момента / тока двигателя плавного пуска

Настройка ограничения тока соответствует максимальному допустимому току через пускатель. Когда твердотельный пускатель достигает полного напряжения, байпасный контактор замыкается и обходит УПП. Это исключает потерю мощности в SCR при длительной работе.

Устройства плавного пуска

стоят меньше, чем другие варианты запуска, но имеют свои собственные проблемы применения. Доступный крутящий момент двигателя пропорционален квадрату приложенного напряжения двигателя.Например, снижение напряжения двигателя на 20 процентов приведет к крутящему моменту только на 64 процента. Кроме того, минимальный пусковой ток зависит от мощности системы, механической инерции, допустимого времени разгона и падения напряжения. По мере уменьшения пускового тока время пуска увеличивается, а крутящий момент двигателя уменьшается.

Для обеспечения эффективности устройства плавного пуска для конкретного применения необходимо определить минимальный пусковой ток. Программное обеспечение для моделирования может выполнять подробные расчеты для системы плавного пуска.Лучшие симуляторы будут учитывать такие параметры энергосистемы, как падение напряжения на шине. Следующие входные данные являются ключевыми для моделирования:

  • Кривая крутящего момента скорости приводного оборудования и инерция системы
  • Подробные данные двигателя (если недоступны, программное обеспечение может оценить по данным паспортной таблички)
  • Однострочная линия для вышестоящей системы электропитания, которая указывает доступную номинальную мощность короткого замыкания
  • Падение напряжения в энергосистеме (технические характеристики)

Обычно устройства плавного пуска — насосы, компрессоры, вентиляторы и воздуходувки.Устройства плавного пуска часто предотвращают гидравлический удар при запуске и замедление при перекачке воды. Поршневые компрессоры или насосы, а также другие приложения, которые запускаются под давлением, не получают преимуществ от устройств плавного пуска из-за их требований к высокому крутящему моменту при низкой скорости.

Устройства плавного пуска

могут снизить пусковой ток примерно до 350 процентов от тока полной нагрузки двигателя (см. Рисунок 3b). Двигатель не требует доработки для устройства плавного пуска. Эти продукты чрезвычайно надежны и совершенствуются с момента их разработки.Простота электроники SCR, которую проще использовать, чем управление на основе транзисторов в частотно-регулируемых приводах, способствует долговечности устройств плавного пуска.

Рисунок 3а. Электрическая однолинейность частотно-регулируемого привода Рисунок 3b. Профиль скорости-момента / тока двигателя ЧРП

Частотно-регулируемые приводы

VFD преобразуют сетевое питание с фиксированной частотой в выход переменного напряжения и переменной частоты. 1 При использовании частотно-регулируемого привода пусковой ток никогда не превышает тока полной нагрузки двигателя. На рисунке 3a показаны частотно-регулируемый привод и байпас для запуска большого двигателя, а на рисунке 3b показан профиль скорости, момента и тока двигателя.Согласно рисунку 3b пусковой ток двигателя должен иметь возможность возрастать от нуля до номинального тока полной нагрузки двигателя. Однако на практике частотно-регулируемый привод подает соответствующий ток для запуска двигателя и нагрузки из состояния покоя и для ускорения.

У ЧРП

есть несколько других ключевых преимуществ. Они могут изменять скорость двигателя и иметь высокий коэффициент мощности во всем диапазоне скоростей. Они имеют неограниченное количество запусков в час, при этом обеспечивая экономию энергии для насосов и компрессоров.Привод меньшего размера можно использовать с частотно-регулируемым приводом только для запуска, что снижает начальную стоимость. Привод снижает нагрузку на приводимое оборудование и использует мгновенную перегрузочную способность частотно-регулируемого привода.

Один частотно-регулируемый привод может запускать два или более двигателей последовательно и синхронизировать их с сетью электроснабжения (см. Рисунок 4). Каждый двигатель может использовать преимущества обычного частотно-регулируемого привода. Эта возможность использования обычного частотно-регулируемого привода снижает затраты на установку, но при этом позволяет изменять скорость любого двигателя.

Рисунок 4.ЧРП для запуска нескольких двигателей

Эта конфигурация широко используется в водопроводной и канализационной промышленности, на трубопроводах сырой нефти и в газовых компрессорах.

Выбор стартовой стратегии

Выбор правильной стартовой стратегии имеет решающее значение для достижения запланированных капитальных затрат, запланированной выручки и общей стоимости владения (см. Рисунок 5). За исключением частотно-регулируемых приводов, для большинства стратегий запуска необходимо знать доступный ток короткого замыкания и допустимое падение напряжения. Персонал предприятия должен учитывать технологические требования, количество пусков в час, крутильное воздействие на приводимое оборудование и коэффициент мощности двигателя, прежде чем выбирать метод пуска двигателя.

Рисунок 5. Блок-схема выбора стартовой стратегии.

Технико-экономическая оценка

В таблице 1 сравниваются различные методы пуска. Коэффициенты затрат сравниваются с методом прямого запуска, который не использует ни устройство плавного пуска, ни частотно-регулируемый привод и является наименее дорогостоящим вариантом.

Таблица 1. Технико-экономическое сравнение различных стартовых стратегий.

В некоторых отраслях промышленности растет потребность в двигателях большой мощности для насосов и компрессоров. Конечные пользователи могут полагаться на различные стратегии и технологии при запуске больших двигателей на своих объектах.Правильная стратегия запуска будет зависеть от решения уникальных задач и затрат каждой установки при оценке возможных компромиссов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.