Пуск асинхронного двигателя | Электротехника

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 s_п = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (М_вр>М_с) и пусковой ток I_п 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

, (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 k_I = I_П / I_1НОМ

Рис. 3.22

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

,(3.38)

Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента          М_П/ М_НОМ = (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 X

Следовательно, при пуске двигателя, когда  s=1  и   f₂ = f₁ = 50 Гц , индуктивное сопротивление X₂ = max  и под влиянием этого ток вытесняется в наружный слой паза. Плотность тока j по координате h распределяется по кривой, показанной на рис.3.24. В результате ток в основном проходит по наружному сечению проводника, т.е. по значительно меньшему сечению стержня, и, следовательно, активное сопротивление обмотки ротора R₂ намного больше, чем при нормальной работе. За счет этого уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент М_П (см. (3.37), (3.38) ).

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.

Рис.3.23                                                          Рис. 3.24

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.

Рис.3.25

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.

Рис.3.26

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 =s

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.

Рис.3.27

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)

Рис.3.28

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

При этом в цепь статора включены добавочные резисторы R_ДОБ. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U_1n = U_1НОМ – I_nR_ДОБ. После разгона двигателя замыкается выключатель Q₂ и обмотка статора включается на номинальное напряжение U

Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U²_1П, будет меньше и составляет (U_1П / U_1НОМ)² номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении R_ДОБ (R_ДОБI²_1n). Можно вместо резисторов R_ДОБ включить катушки с индуктивным сопротивлением Х_ДОБ, близким к R_ДОБ.

Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.

Автотрансформаторный пуск.

Соответствующая схема показана на рис.3.29.

Рис.3.29    

Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U_1П. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U_1ном.

Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в

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.

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

Приведенное к обмотке статора сопротивление пускового реостата Rp рассчитывается так, чтобы пусковой момент был максимальный, т.е. равен критическому. Так как при пуске скольжение  s_П = 1, то  s_П = 1 =  s_К , равенство М_П = М _Пmaх  = М_К будет обеспечено. Тогда

.

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.

При моменте, соответствующем точке е , включается первая ступень реостата и момент скачком увеличивается до точки b – рабочая точка двигателя переходит на кривую 2; в момент времени, соответствующей точке d, выключается вторая   ступень реостата, рабочая точка скачком переходит в точку с и двигатель выходит на естественную характеристику 3 и затем в точку f. Реостат закорачивается, обмотка ротора замыкается накоротко, а щетки отводятся от колец.

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.

Способы пуска асинхронного двигателя | Техпривод

Асинхронный двигатель уже более 100 лет с успехом применяется в электроприводах различного назначения. За это время для него было придумано множество способов подачи питания и управления. В этой статье мы рассмотрим вопрос пуска двигателя с разных сторон.

Способы подачи напряжения на двигатель

Напряжение питания можно подавать на асинхронный двигатель двумя основными способами – электромеханическим и электронным.

В первом случае используются различные электротехнические устройства коммутации, содержащие подвижные силовые контакты: рубильники, автоматические выключатели, автоматы защиты двигателя (ручные пускатели), контакторы (магнитные пускатели). В подобных устройствах подача питания осуществляется замыканием силовых контактов, через которые проходит рабочий ток двигателя.

Второй способ предполагает запуск двигателя при помощи твердотельных реле или контакторов, софтстартеров, преобразователей частоты. В таких устройствах нет подвижных контактов, а в качестве коммутационных элементов используются полупроводниковые приборы – транзисторы, тиристоры, симисторы.

Ручное и дистанционное управление

Под ручным управлением понимается такой способ запуска, при котором органы управления и коммутации находятся в составе одного устройства. Типичные примеры – различные рубильники и выключатели, ручные пускатели. В этом случае для подачи напряжения на двигатель необходимо непосредственно воздействовать рукой на устройство коммутации.

Дистанционное управление подразумевает запуск двигателя на любом удалении от устройства коммутации. Для этого, например, может использоваться кнопка «Пуск» на панели шкафа управления, которая включает контактор. Эта же кнопка может быть установлена или продублирована на большом расстоянии от контактора. Более того, вместо кнопки может использоваться выходной контакт контроллера, который выдает команду по программе, либо по сигналу из любой точки мира.

Большинство электронных устройств пуска асинхронного двигателя могут иметь как ручное управление (кнопками на передней панели), так и дистанционное – по проводным или беспроводным каналам управления.

Схемы включения асинхронного двигателя

На практике используются две основные схемы – «Звезда» и «Треугольник». Они различаются конфигурацией включения обмоток двигателя. Выбор схемы зависит от напряжения питания и ряда других факторов.

Схема включения может быть собрана на постоянной основе и обеспечивать пуск и работу двигателя в номинальном режиме через любое из устройств, перечисленных выше. Но иногда возникает необходимость задействовать оба варианта. Такая схема называется «Звезда – Треугольник». Она предполагает специальную схему пуска, при которой разгон двигателя происходит в «Звезде», а при переходе в рабочий режим двигатель включается в «Треугольник».

Виды защит

Некоторые устройства пуска имеют встроенную защиту двигателя. Например, ручные пускатели при соответствующей настройке защитят привод от короткого замыкания и перегрузки, а также от некоторых проблем в питающей сети.

Самый высокий уровень защит обеспечивает преобразователь частоты, например, защиту от превышения момента, от превышения тока, от некорректного уровня напряжения и проч. При наличии термодатчика (позистора), встроенного в двигатель, частотник способен защитить привод от перегрева. Разновидностью защиты можно считать плавный пуск, реализуемый в софтстартерах и преобразователях частоты. В случае плавного разгона в значительной мере устраняются такие явления, как механические и электрические перегрузки, а также нагрев двигателя.

В современном оборудовании при проектировании электросхем пуска часто используют комбинации устройств коммутации и защиты, включенных последовательно. Например, асинхронный двигатель может питаться через включенные последовательно рубильник, автоматический выключатель, автомат защиты и преобразователь частоты. Каждое из этих устройств может обеспечить пуск двигателя самостоятельно, однако такое построение схемы пуска стало общепринятым ввиду наибольшей безопасности и защиты.

Управление скоростью и направлением вращения

Пуск асинхронного двигателя может осуществляться с изменением номинальной скорости и направления вращения. Обычно для этого применяют преобразователи частоты. Для изменения направления вращения двигателя также используют реверсивные пускатели, которые содержат как минимум два контактора.

Другие полезные материалы:
Каскадное управление насосами
Червячный редуктор: больший момент за меньшие деньги
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Особенности пуска асинхронных электродвигателей | RuAut

На сегодняшний день асинхронные электродвигатели являются самыми распространёнными потребителями электроэнергии в мире и используются повсеместно, начиная от бытовых устройств, таких как пылесос, холодильник или вентилятор и заканчивая крупными промышленными установки, в которых мощность электродвигателей измеряется в мегаваттах. Это насосные станции, конвейеры, горнодобывающие установки, системы вентиляции или дымоудаления и т.д. Согласно статистики в мире используется около 300 миллионов трехфазных асинхронных электродвигателей с напряжением 380В.

Ежегодно около 10% из этих электродвигателей выходят из строя из-за неправильной эксплуатации, перегрузок или аварийных режимов работы. Часто выход из строя связано с процессом пуска асинхронного электродвигателя, когда он должен набрать номинальную скорость вращения в механизмах с большим моментом инерции. Соответственно момент пуска для асинхронного электродвигателя является тяжелым режимом работы с большой механической и электрической нагрузкой. Пусковые токи асинхронного электродвигателя могут превышать номинальные в 10 – 12 раз.

Виды пуска электродвигателей и их особенности

Прямой пуск асинхронного электродвигателя – это наиболее традиционный способ пуска, который используется с момента появления электродвигателей и до настоящего времени. Это наиболее технически просто реализуемое и экономически выгодное решение, позволяющее запустить электродвигатель при номинальном напряжении. При таком способе пуска используется минимальный набор коммутационного оборудования, однако в настоящее время он в основном применяется для пуска электродвигателей небольших мощностей в связи с определенным количеством недостатков, который можно разделить на 2 категории: электрические и механические.

Электрические проблемы:

При прямом пуске асинхронного электродвигателя происходит довольно большой бросок тока, который приводит к падению напряжения в питающей сети. А также может привести к срабатыванию защиты, особенно в случаях, когда не применяется специальные аппараты для защиты электродвигателя. Кроме того, в случае затяжного пуска, длительное протекание тока превышающего номинальный в 6 -8 раз оказывает значительное тепловое и электродинамическое воздействие как на кабель подключенный к электродвигателю, так и на обмотки асинхронного электродвигателя, что приводит к их повышенному износу.

Механические проблемы:

Высокий начальный пусковой момент может привести к значительному толчку и, следовательно, к существенной нагрузке на механизмы электропривода, такие как ремни или крепления узла подшипника. Это вызывает их сокращение срока службы или полный выход из строя. В случае особо ответственных производств простои оборудования в течение времени пока будет производиться ремонт могут привести к значительным убыткам. При останове, как и при пуске, возникают сильные механические вибрации, вызванные переходными процессами. Они не позволяют осуществить синхронную работу нескольких независимых узлов в сложных станках линиях или установках.

Пуск по схеме звезда-треугольник, также является одним из известных способов пуска асинхронных электродвигателей. Этот метод используется для снижения механических нагрузок и ограничения пускового тока. Но и у него есть несколько недостатков. Во-первых, электродвигатель обязательно должен иметь 6 клемм для подключения питания. Во-вторых, для пуска по данной схеме необходимы 3 контактора, что опять же увеличивает стоимость и габариты установки. При переключении со схемы звезда на схему треугольник все равно происходит, пусть и кратковременный, но большой по амплитуде бросок тока. В-третьих, требуется использование двух кабелей от пункта управления до электродвигателя, что в случае длинных линий достаточно дорого. И последний недостаток заключается в том, что останов электродвигателя при подобной схеме подключения точно такой же как и при прямом пуске.

Третий способ пуска – использование устройств плавного пуска.

Устройство плавного пуска – это механическое, электронное или электромеханическое устройство, используемое для плавного пуска или останова электродвигателей. Благодаря применению устройства плавного пуска можно одновременно обеспечить плавный разгон и останов асинхронного электродвигателя, добиться улучшения стабильности электрических сетей, то есть уменьшить броски тока при пуске и значительно уменьшить просадки напряжения в сети при тяжелом пуске. Кроме того, использование систем плавного пуска минимизируют механические перегрузки оборудования при пуске и останове, уменьшает износ механизмов и тем самым увеличивает срок службы асинхронных электродвигателей, редукторов, муфт и других деталей привода. Поэтому самым оптимальным решением по соотношению функционал – стоимость для пуска асинхронных электродвигателей, в случае если нет необходимости постоянного регулирования скорости, являются устройства плавного пуска.

Прочитайте о принципе действия и преимуществах устройств плавного пуска (УПП)

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

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

Прямой пуск — самый распространенный метод пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель подключается непосредственно к питающей сети через пускатель. При этом асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором развивает высокий пусковой крутящий момент с относительно малым временем разгона. Этот метод обычно используется для двигателей малой и средней мощности, которые достигают полной рабочей частоты вращения за короткое время.

Недостатком данного способа пуска кроме сравнительно небольшого пускового момента является также большой бросок пускового тока, в пять — семь раз превышающий номинальное значение тока.

Несмотря на указанные недостатки, пуск двигателя путем непосредственного подключения обмотки статора к сети широко применяют благодаря простоте и хорошим технико-экономическим свойствам двигателя с короткозамкнутым ротором — низкой стоимости и высоким энергетическим показателям (η, cos φ₁, k_м и др.).

2) Пуск посредством реактора.

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы пуска асинхронных электродвигателей. Достоинства и недостатки (2008)

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

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

Напряжение

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

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

Коэффициент мощности

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

Скорость

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

Крутящий момент

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

Пуск прямой подачей напряжения

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

Пуск переключением соединения звезда-треугольник

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

Частотные преобразователи и системы плавного пуска

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

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

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

Пуск прямой подачей напряжения

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

Пуск переключением звезда-треугольник

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

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

Оборудование Пускового устройства на примере автоматов ТМ IEK

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

Пуск по схеме звезда-треугольник

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

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

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

Основные способы пуска асинхронных двигателей

Практически в каждом проекте мы сталкиваемся с необходимостью  подключения асинхронных двигателей, поэтому нужно знать про основные особенности пуска таких двигателей. В основном – это двигатели вентиляторов и насосов, которые присутствуют в каждом здании.

В интернете по данной теме представлено предостаточно информации, но мне хотелось бы отразить данную тему со стороны проектировщика.

Как можно запустить асинхронный двигатель?

Самый простой и самый дешевый способ пуска асинхронных двигателей – это прямой пуск. Прямой пуск представляет собой присоединение обмоток двигателя непосредственно к сети без изменения электрических параметров сети. Как правило, такой пуск выполняют при помощи электромагнитных пускателей и контакторов.

При малых мощностях двигателей практически всегда применяют прямой пуск. При проектирования возникают ситуации, когда приходится подключать двигатели большой мощности. Четкой границы не существует, но на мой взгляд при подключении двигателей более 50кВт, стоит проверить всю питающую сеть. Дело в том, что для пуска двигателя на валу необходимо создать достаточно большой крутящий момент, поэтому при пуске двигатель развивает большой пусковой ток, в 5-10 раз больше номинального тока. Повышение пускового тока приводит к падению напряжения в сети. Если падение напряжения составит более 15%, то двигатель может просто-напросто не включиться и заодно нарушит работу других электроприемников. Такое может случиться, если питающая трансформаторная подстанция имеет небольшую мощность. В литературе можно встретить такое правило: мощность двигателя должна быть не более 30% мощности трансформатора.

Как запустить асинхронный двигатель в маломощной сети?

В настоящее время для пуска двигателей в маломощной сети широко применяют устройства плавного пуска (УПП). В данных устройствах ограничение тока достигается путем плавного изменения напряжения на обмотках электродвигателях (U/f=const). Таким же образом происходит плавная остановка двигателя.  Благодаря УПП снижается вероятность перегрева обмоток, пуск проходит плавно без опасных гидравлических ударов, в случае с насосами.

Выполнить задачу пуска двигателей в маломощной сети могут и частотные преобразователи (ЧП). Частотные преобразователи выполняют функции УПП и значительно расширяют свои возможности. Простыми словами  — это более навороченное устройство, по сравнению с УПП и ему стоит посвятить отдельную тему =)

Основным недостатком УПП и ЧП является их цена. По сравнению с прямым пуском разница в цене будет не менее чем в 10 раз. Но не стоит забывать, что они отлично справляются со своими прямыми обязанностями: защищают двигатель и сеть от аварийных ситуаций.

Другие способы пуска асинхронных двигателей применяют крайне редко.

Пожалуй, можно еще упомянуть про пуск при пониженном напряжении «звезда-треугольник». Суть данного способа заключается в том, что сначала обмотки двигателя подключаются по схеме звезда, а затем переключаются на схему треугольник. Это позволяет снизить пусковые токи в 3 раза. Такой пуск двигателя достаточно дешевый, всего в 2-3 раза дороже прямого пуска. Я его ни разу не применял.

Какие способы пуска асинхронных двигателей используете вы? 

Советую почитать:

Cпособы пуска асинхронного двигателя

Существуют требования, которым должен отвечать запуск асинхронного двигателя. Во-первых, это отсутствие необходимости в использовании специальных устройств. Во-вторых, это сведение пусковых токов до минимума и пускового момента (далее М_пуск) до максимума. Рассмотрим способы пуска асинхронного двигателя, удовлетворяющие выдвинутым требованиям.

Прямой пуск

Подразумевает подключение намоток статора к электросети без «посредников». Подходит моторам с короткозамкнутым ротором. Это двигатели небольшой мощности, у которых при подключении напрямую к электросети статорных обмоток, образующимися пусковыми токами не вызывается перегрев, способный вывести технику из строя.

В асинхронных двигателях соотношение индуктивности обмоток к их сопротивлению (L/R) небольшое. И оно тем меньше, чем меньше мощность устройства. Поэтому во время запуска образующийся свободный ток быстро затухает, и им можно пренебречь. Брать в учет будет только ту силу тока, которая установилась в результате переходного процесса.

Ниже на рисунке (а) представлена схема магнитного пускателя, обозначенного буковой К. Технически это электромагнитный выключатель, часто применяемый при запуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Он необходим для автоматического разгона по естественной механической характеристике (обозначим М) от начала запуска (точка П) до момента, когда М станет равным моменту сопротивления (М_с).

На картинке (б) представлен график зависимости пускового тока от начального момента. Исходя из него, ускорение разгона равно разности абсцисс графиков М и М(с). В таком случае, если М_пуск будет меньше М_с, то разогнаться у электродвигателя не получится. Чтобы получить оптимальное для разгона значение М_пуск для мотора с короткозамкнутым ротором используйте формулу (коэффициент скольжения s равен единице):

Отношение М_пуск к номинальному (М_ном) – это величина, определяемая как кратность начального момента. Обозначается kпм. Коэффициент для двигателей с короткозамкнутым ротором входит в диапазон от 1 до 1,8 и устанавливается ГОСТом.

Пример. Если kпм=1,4, а М_ном=5000 Н*м, то прямой запуск должен начинаться с М_п = 7000 Н*м.

Внимание! Нельзя превышать установленные ГОСТом нормы. Это ведет к повышению активного сопротивления на вращающемся элементе мотора.

Прямой запуск двигателя обладает преимуществами:

• Дешевизна;
• Простота;
• Минимальный нагрев обмоток при запуске.

Недостатки метода:

• Величина М_пуск составляет до 300% от М_ном;
• Пусковой ток составляет до 800% от номинального (смотрите графики снизу).

Даже с перечисленными недостатками прямой запуск остается наиболее предпочтительным для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, т.к. обеспечивает высокие энергетические показатели.

Пуск с понижением напряжения

Подходит для запуска электродвигателя высокой мощности, но так же оптимален для аналогов средней, если напряжение в рабочей сети не позволяем разогнать мотор с помощью прямого пуска.

Для понижения напряжения существует три способа:

1. Переключение намоток статора с треугольника (нормальная схема) на звезду (пусковая схема). Запуск начинается со звезды, а при достижении номинальной частоты происходит переключение на треугольник. При этом напряжение, питающее фазы статорных обмоток, падает в 1,73 раз. Это позволяет уменьшиться во столько же раз фазным токам, а линейные сокращаются втрое.
2. Запуск с добавочным сопротивлением, приводящим к падению вольтажа на статорной обмотке (рисунок а). На момент пуска в электроцепь включают реакторы или резисторы (реактивное и активное сопротивление соответственно).
3. Пуск с подключением через трансформатор понижающего типа с несколькими автоматически переключаемыми ступенями (рисунок б).

Главное преимущество – возможность разгона двигателя почти при том же напряжении, которое необходимо для нормальной работы. К недостаткам относится лишь падение М_п и М_макс (максимальный момент). Эти величины прямо пропорционально зависят от напряжения: чем меньше Вольт, тем меньше моменты. Поэтому с нагрузкой мотор не запустится.

Соединение ротора с реостатом во время включения

Метод подходит для включения в работы моторов с фазным ротором. Если роторная цепь включает в себя реостат, то активное сопротивление повышается. При этом точка К на рисунке а ниже перемещается ближе к О и обозначается К`. Это не приводит к уменьшению М_макс, зато обеспечивает повышение М_пуск. Вместе с этим критическое скольжение увеличивается, и зависимость момента от s смещается к зоне больших скольжений. Число же оборотов смещается в зону меньших вращательных частот (рисунки б и в).

Обычно реостат, используемый для пуска мотора, имеет от 3 до 6 ступеней (смотрите рисунок а ниже). Пусковое сопротивление плавно уменьшается, что обеспечивается большой М_пуск. Изначально мотор приводится в ход по четвертой характеристике, проиллюстрированной на рисунке б. Она соответствует сопротивлению запускающего реостата и обеспечивает максимальную пусковую мощность.

Вращающий момент (М_вр) уменьшается с ростом оборотов. При некотором минимальном значении необходимо отключить часть реостата, чтобы М_вр возрос снова до максимального (смотрите третью характеристику). Но обороты растут, поэтому М_вр снова уменьшается. Тогда отключается еще одна часть реостата, и начинается работа по второй характеристике. Когда реостат двигателя с фазным ротором отключают вовсе, пусковой процесс завершается. Мотор продолжает работу по характеристике 1.

Запуск в ход таким методом характеризуется изменением М_вр от максимального до минимального значения. Сопротивление в данном случае уменьшается ступенчато по ломаной кривой линии (выделена жирным на графике). Выключение частей реостата осуществляется автоматически или вручную.

Преимущество запуска электродвигателя с фазным ротором с использованием реостата заключается в возможности включать его при М_пуск, близком к М_макс. Пусковые токи при этом минимальны. Изменение силы тока проиллюстрировано на рисунке в.

Недостатков хватает. Во-первых, это сложность включения. Во-вторых, это необходимость использования совсем не дешевых моторов с фазным ротором. Характер работы хуже, чем у аналогов с короткозамкнутым ротором при мощности одинакового значения – это третий минус. Это объясняет, почему электродвигатели с фазным ротором используют преимущественно в случае возникновения сложностей с запуском других двигателей.

Запуск в ход однофазного мотора

Для включения в работу асинхронного двигателя с питанием от однофазной сети используют вспомогательную намотку. Она должна лежать перпендикулярно относительно рабочей статорной намотки. Но для создания вращающегося магнитного поля необходимо соблюдение еще одного условия. Это сдвиг по фазе тока, протекающего по вспомогательной намотке, относительного тока, возникающего в рабочей обмотке.

Для обеспечения сдвига фаз в момент подключения к однофазной сети в электроцепь вспомогательной обмотки включают специальный элемент. Это может быть резистор, конденсатор или дроссель. Но распространенными элементами являются только первые два.

После разгона мотора до значения частоты, равной установившейся, дополнительную намотку выключают. Это можно сделать вручную или автоматически. В начале двигатель работает по двухфазной, а после установления частоты – по однофазной характеристике.

Применение сопротивления при пуске

Метод применим для асинхронных двигателей, подключаемых к однофазной сети, и имеющих первичную дополнительную обмотку с короткозамкнутым ротором. Так называют мотор с расщепленной фазой, электроцепь которого имеет высокое активное сопротивление.

Чтобы пустить в ход двигатель, питаемый от однофазной сети, необходим пусковой резистор, соединяемый последовательно с дополнительной намоткой. Тогда сдвиг фаз составляет 30 градусов. Этого хватает для разгона. Ниже представлена схема, согласно которой достигается омический сдвиг фаз.

Вместо резистора можно применить дополнительную обмотку высокого сопротивления, но низкой индуктивности. В этом случае намотка имеет мало витков, которые выполняются из провода меньшего сечения в отличие от того, что используется для рабочей намотки.

В России с конвейера выходят моторы, подключаемые к однофазной сети, оснащенные резистором для сдвига фаз. Их мощность варьируется в диапазоне 18-600 Вт. Двигатели рассчитаны для сетей с напряжением 127, 220 или 380 Вольт и переменным током с частотой 50 Гц.

Использование конденсатора

Метод отличается от предыдущего тем, что мотор с расщепленной фазой при подключении к однофазной линии, имеет высокое сопротивление только в момент запуска.

Для обеспечения наибольшего значения М_пуск необходимо круговое и вращающееся магнитное поле. Для этого токи в рабочей и дополнительной обмотках смещают на 90 градусов. Такое смещение может обеспечить только конденсатор. Его использование помогает достичь хорошей пусковой характеристики асинхронного двигателя, питающегося от однофазной электросети.

Выбор способа пуска асинхронного электродвигателя зависит от того, к какой сети он включается: к однофазной или трехфазной. Влияет также мощность мотора и его конструкция.

Ещё по теме:
— Схемы подключения асинхронного и синхронного однофазных двигателей
— Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы
— Реверсивная схема подключения электродвигателя
— Плавный пуск электродвигателя своими руками
—В чем разница асинхронного и синхронного двигателей
— Реверсивное подключение однофазного асинхронного двигателя своими руками
— Как проверить электродвигатель
— Ремонт электродвигателей

Способы пуска асинхронного двигателя

• Устройство прямого запуска
• Стартер звезда / треугольник
• Автотрансформатор стартер

Метод прямого запуска асинхронного двигателя

В этом способе пуска асинхронного двигателя двигатель включается непосредственно в сеть с помощью контактора.Эта операция приводит к сильному скачку тока двигателя. Этот высокий ток быстро уменьшается по мере того, как двигатель набирает скорость, но он имеет очень низкий коэффициент мощности, поэтому он имеет тенденцию нарушать напряжение питания в распределительных линиях.

По этой причине, этот метод пуска асинхронного двигателя обычно ограничивается небольшими асинхронными двигателями (до 5 л.с.). Пусковой крутящий момент, полученный этим методом, выше, чем у автотрансформатора или пускателя со звезды на треугольник.

Пускатель прямого включения по существу состоит из контактора с четырьмя нормально разомкнутыми (NO) контактами.Катушка контактора называется обмоткой без напряжения. Есть две кнопки Start и OFF, которые используются для запуска и остановки двигателя.

Для запуска двигателя нажимается кнопка «Пуск», которая активирует катушку контактора, подключая ее к фазе R и Y. Катушка без напряжения тянет свой плунжер в таком направлении, что все нормально открытые контакты замыкаются, а двигатель подключается к источнику питания через три контакта.

Четвертый контакт A служит удерживающим контактом, который поддерживает цепь обесточенной катушки в замкнутом состоянии даже после того, как кнопка «Пуск» будет отпущена.Чтобы остановить двигатель, на мгновение нажимают кнопку, которая обесточивает катушку обесточивания, тем самым размыкая главные контакты.

При перегрузке двигателя контакт тепловой защиты, включенный в цепь управления, размыкается, отсоединяя обмотку без напряжения от источника питания. Защита от перегрузки обеспечивается тепловыми реле перегрузки.

Это работает по тому принципу, что если ток больше нормального, больше тепла выделяется термическим элементом, через который проходит ток двигателя.Когда ток двигателя достигает заданного значения, выделяемое тепло отклоняет ленту, тем самым размыкая цепь управления, и двигатель не получает питания.

Способы пуска асинхронного двигателя звезда-треугольник

Этот метод основан на том принципе, что при соединении звездой напряжение на каждой обмотке равно фазному напряжению, т. Е. В 1 / √3 раза больше линейного напряжения, тогда как одна и та же обмотка при соединении треугольником будет иметь полное линейное напряжение на ней.

Таким образом, во время пуска двигатель соединяется звездой, так что на каждую обмотку подается пониженное напряжение.После того, как двигатель наберет обороты, эти же обмотки через переключающий переключатель соединяются треугольником. Пускатель снабжен устройствами защиты от перегрузки и пониженного напряжения.

В этом методе пуска асинхронного двигателя крутящий момент снижается до 1/3 пускового момента, полученного при прямом переключении. Пускатели звезда-треугольник очень подходят для двигателей, подключенных по схеме треугольник, мощностью до 25 л.с.

Способы запуска асинхронного двигателя с помощью автотрансформатора

В пускателе автотрансформатора пониженное напряжение получается с помощью автотрансформатора, включенного последовательно с каждой фазой статора.По мере прохождения тока через автотрансформатор происходит падение напряжения, которое вызывает снижение напряжения на клеммах двигателя.

Во время пуска на двигатель подается меньшее напряжение с помощью трехполюсного двухпозиционного переключателя. После того, как двигатель разгонится примерно до полной скорости, рукоятка управления переводится в рабочее положение. Защита от перегрузки и понижения напряжения предусмотрена в соответствии с описанием метода прямого подключения асинхронного двигателя.

Хотя этот тип пускателя является дорогим, он наиболее подходит для асинхронных двигателей с соединением звездой и треугольником. Кроме того, напряжение, подаваемое на статор при запуске, может быть уменьшено до любого подходящего значения, поэтому этот метод пуска асинхронного двигателя наиболее подходит для больших асинхронных двигателей (выше 25 л.с.).

Пусть двигатель запускается автотрансформатором с коэффициентом трансформации K.

Пусковой крутящий момент = K ² x крутящий момент, полученный прямым переключением.

Метод пуска асинхронного двигателя с контактным кольцом

Для запуска асинхронного двигателя с контактным кольцом трехфазный реостат подключается последовательно к цепи ротора через щетки, как показано на рисунке.Это известно как стартер реостата. Он состоит из трех отдельных переменных сопротивлений, соединенных вместе трехфазной рукояткой, образующей звезду. Перемещая ручку, можно ввести одинаковое сопротивление в каждой фазе.

При запуске все сопротивление реостата вставляется в цепь ротора, и ток ротора соответственно уменьшается, что снижает ток, потребляемый двигателем при запуске.

Когда двигатель набирает скорость, внешнее сопротивление постепенно уменьшается, и в конечном итоге все сопротивление отключается, и контактные кольца замыкаются накоротко.

При таком способе пуска асинхронного двигателя не только снижается пусковой ток, но в то же время увеличивается пусковой момент.

Спасибо, что прочитали о «методах пуска асинхронного двигателя».

Электроприводы — 3 | Тип цели Ответы на вопросы

Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

© http://www.yourelectricalguide.com/ методы запуска асинхронного двигателя.

Способы запуска многофазной индукционной машины

В этой статье мы собираемся обсудить различные способы запуска 3-фазного асинхронного двигателя .Прежде чем мы обсудим это, здесь очень важно вспомнить характеристику скольжения по крутящему моменту трехфазного асинхронного двигателя, которая приведена ниже.

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

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

(a) Конкретный тип пускателя выбирается в зависимости от мощности линий электропередач.
(b) Тип пускателя, выбираемый в зависимости от размера и конструктивных параметров двигателя.
(c) Третье соображение — это тип нагрузки на двигатель (т. Е. Нагрузка может быть тяжелой или легкой).

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

Метод пуска при полном напряжении для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Для этого типа у нас есть только один метод пуска.

Метод прямого пуска от сети

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

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

С помощью приведенного выше выражения мы запишем отношение пускового крутящего момента к крутящему моменту при полной нагрузке как

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно, и оно не изменяются в зависимости от частоты тока ротора.

Метод пониженного напряжения для пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

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

1. Метод пуска резистора статора
2. Метод пуска автоматического трансформатора
3. Метод пуска звезда-треугольник

Теперь давайте подробно обсудим каждый из этих методов.

Метод запуска резистора статора

Ниже приведен рисунок для метода запуска с резистором:

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

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

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно, и оно действительно не зависит от частоты тока ротора.Из приведенного выше уравнения мы можем получить выражение для пускового момента через момент полной нагрузки. Теперь во время пуска пофазное напряжение снижается до xV ₁ , пофазный пусковой ток также снижается до xI _с . При замене значения I _s на xI _s в уравнении 1. У нас есть

Это показывает изменение пускового момента со значением x. Теперь есть несколько соображений относительно этого метода. Если мы добавим последовательный резистор, то потери энергии увеличатся, поэтому лучше использовать последовательный реактор вместо резистора, потому что он более эффективен в снижении напряжения, однако последовательный реактор дороже, чем последовательное сопротивление.

Метод запуска автотрансформатора

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

Автотрансформатор является понижающим трансформатором, поэтому он снижает напряжение питания по фазе от В ₁ до xV ₁ . Снижение напряжения снижает ток с I _с до xI _с . Когда двигатель достигает своей нормальной рабочей скорости, автотрансформатор отключается, а затем подается полное линейное напряжение.Теперь давайте выведем выражение для пускового момента через момент полной нагрузки для метода пуска автотрансформатора. У нас есть различные величины, которые участвуют в выражении для пускового момента, записанного ниже:
Мы определяем T _s как пусковой момент
T _f как крутящий момент полной нагрузки
I _f согласно фазному току ротора при полной нагрузке
I _с согласно фазному току ротора во время пуска
с _f как скольжение при полной нагрузке
с _с как пусковое скольжение
R ₂ как сопротивление ротора
Вт _с как синхронная скорость двигателя
Теперь мы можем напрямую записать выражение для крутящего момента асинхронного двигателя как

С помощью приведенного выше выражения мы запишем отношение пускового крутящего момента к крутящему моменту при полной нагрузке как

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно, и оно не зависит от частоты тока ротора.Из приведенного выше уравнения мы можем получить выражение для пускового момента через момент полной нагрузки. Теперь во время пуска пофазное напряжение снижается до xV ₁ , пофазный пусковой ток также снижается до xI _с . При замене значения I _s на xI _s в уравнении 1. У нас есть

Это показывает изменение пускового момента со значением x.

Метод пуска «звезда-треугольник»

Схема подключения приведена ниже для метода «звезда-треугольник»:


Этот метод используется для двигателей, предназначенных для работы с обмотками, соединенными треугольником.Клеммы обозначены для фаз статора, показанных выше. Теперь давайте посмотрим, как работает этот метод. Фазы статора сначала соединяются со звездой с помощью трехполюсного двухпозиционного переключателя (переключателя TPDT) на схеме положение помечено как 1, затем после этого, когда достигается установившаяся скорость, переключатель переводится в положение 2, как показано на диаграмме выше.
Теперь давайте проанализируем работу вышеуказанной схемы. В первом положении клеммы двигателя закорочены, а во втором положении на схеме клеммы a, b и c соответственно подключены к B, C и A.Теперь давайте выведем выражение для пускового момента в терминах момента полной нагрузки для метода пуска по схеме звезда-треугольник. У нас есть различные величины, которые участвуют в выражении для пускового момента, записанные ниже
T _f как крутящий момент полной нагрузки
T _с как пусковой крутящий момент
I _f в соответствии с фазным током ротора при полной нагрузке
I _{s
с можно напрямую записать выражение для крутящего момента асинхронного двигателя как}

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

Здесь мы предположили, что сопротивление ротора постоянно, и оно не изменяются в зависимости от частоты тока ротора.Предположим, что линейное напряжение равно V _l , тогда пусковой ток на каждую фазу при подключении в звезду равен I _ss , который задается как

Когда статор находится в положении треугольника, мы имеем пусковой ток

Из вышеизложенного уравнение мы имеем

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

Способы запуска двигателей с фазным ротором

Мы можем использовать все методы, которые мы обсуждали, для запуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, чтобы запустить двигатели с фазным ротором. Здесь мы обсудим самый дешевый способ запуска двигателя с фазным ротором.

Добавление внешних сопротивлений в цепь ротора

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

Объясните методы запуска трехфазного асинхронного двигателя — pnpntransistor

Здесь мы увидим подробную статью о способах пуска трехфазного асинхронного двигателя.Трехфазный асинхронный двигатель или двигатель переменного тока запускается сам по себе, но для правильного запуска и управления асинхронным двигателем нам необходимы стартеры или другие методы.

Введение