Запуск электродвигателя: Запуск электродвигателя при использовании конденсаторов

Содержание

Пуск электродвигателя

 

Первый пробный пуск смонтированного электродвигателя производится после окончаний наладочных работ по настройке схемы управления и после испытания неподвижной машины. Для установления полной исправности и надежности двигателя желательно предварительно испытать его в режиме холостого хода при отсоединенном механизме и редукторе. Пробный пуск без механизма обусловливается, как правило, не проверкой исправности двигателя, а необходимостью произвести настройку схемы управления.

В практике наладочных работ принято предварительно испытывать без механизмом все крупные и средние двигатели постоянного тока, синхронные и асинхронные двигатели с фазным ротором, а также двигатели приводов, имеющих тяжелый запуск (насосы, компрессоры).  Пуск двигателя без нагрузки или с механизмом должен быть тщательно подготовлен и произведен с максимальной осторожностью.

 

Подготовка  пробного пуска. Перед подачей на схему рабочего напряжения должны быть выполнены следующие подготовительные операции:

  • осмотр внутренней части машины для проверки положения щеток, отсутствия посторонних предметов, контроля соединений между обмотками и др.

  • проверка состояния подшипников и наличия в них масла

  • проверка надежности заземления корпуса машины

  • проверка свободного хода ротора электродвигателя

  • реле максимальной защиты временно устанавливаются на ток срабатывания, не превышающий 200% номинального тока двигателя

  • при ступенчатом пуске реле ускорения временно исключается из схемы

  • мегомметром проверяется изоляция силовых цепей

  • в цепь обмоток включается амперметр для контроля пусковых токов.

 

Следует предусмотреть аварийное снятие напряжения в случае отказа действия схемы управления. Для этого рекомендуется обеспечить быстрое отключение автомата ввода.
В некоторых случаях необходимо предусмотреть возможность осуществления электрического или механического торможения.
Необходимо принять меры защиты персонала: установить ограждения, вывесить плакаты, пользоваться резиновым ковриком, перчатками и т. п.


Первое включение электродвигателя производится толчком продолжительностью 1-2 сек. Двигатель разгоняется и тормозится на выбеге. При толчке двигателя проверяются: а) направление вращения; б) состояние ходовой части; в) величина пускового тока и надежность действия отключающих устройств; г) действие максимальной защиты и других элементов схемы управления. 

Толчок двигателя целесообразно повторить 2-3 раза, постепенно увеличивая длительность включения.
Кратковременное включение и разгон до полной скорости. Убедившись в надежности пусковых устройств и исправности механической части, можно произвести включение двигателя на более продолжительное время. Двигатель разгоняется и достигает установившейся скорости вращения, соответствующей введенному пусковому сопротивлению. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором при этом разгоняются полностью, а синхронные – входят в синхронизм. После достижения установившейся скорости двигатель отключается.

За время включения двигателя нужно убедиться в хорошем состоянии ходовой части: отсутствии вибрации, у машин постоянного тока оценивается коммутация щеток. Если состояние двигателя и работа схемы управления оказывается стабильными, производятся повторные включения. В дальнейшем ходе испытаний двигателей, для которых схемой управления предусмотрено регулирование скорости вращения, проверяется их работа на повышенных скоростях.

Длительное включение двигателя и обкатка совместно с механизмом. При удовлетворительных результатах пробных пусков двигатель включается на 20-30 мин. Проверяется нагревание подшипников, обмоток и железа. За это время детали даже небольшой машины не успевают нагреться до установившейся температуры, но по характеру ее нарастания можно судить, нет ли в какой-либо части машины избыточного выделения тепла. Повреждение обмоток машины проявляется также характерным запахом горелой изоляции, который во многих случаях обнаруживается раньше, чем обмотка успевает заметно нагреться.

Если двигатель соединен с механизмом, работающим продолжительное время, например, с транспортером или вентилятором с закрытой задвижкой, то пуск и проверка его работы выполняются аналогично испытанию двигателя без механизма.

После пробного включения на 20-30 мин производится длительное включение двигателя с механизмом на обкатку. Обкатка, производимая в течение 8 ч или более служит для прошлифовки подвижных связей механизмов, определения слабых мест схемы управления и проверки электрооборудования на нагревание.

 

Узнайте условия проведения наладки станков, отправив запрос на [email protected]


Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00215911865234 секунд.

Пуск двигателя | Запуск и остановка двигателя | Запуск двигателя и вождение | S60 2019

Your browser does not support the video tag.

Ручка запуска в тоннельной консоли.

Предупреждение

Перед запуском двигателя:

  • Пристегнитесь ремнем безопасности.
  • Отрегулируйте сиденье, рулевое колесо и зеркала.
  • Проверьте, можете ли вы полностью выжать педаль тормоза.

Для запуска двигателя дистанционный ключ не используется физически, так как в автомобиле установлена функция поддержки запуска без ключа (Passive start).

Для пуска двигателя:

Дистанционный ключ должен находиться в автомобиле. В автомобилях с Passive Start достаточно, чтобы ключ находился в передней части салона. Если в автомобиле установлена функция блокировки/разблокировки* замков без ключа, достаточно, чтобы ключ находился в любом месте автомобиля.

Полностью выжмите и удерживайте педаль тормоза. В автомобиле с автоматическим переключением передач селектор передач должен находиться в положении P или N. В автомобилях с переключением передач вручную установите рычаг переключения передач в нейтральное положение или выжмите педаль сцепления.

Поверите ручку запуска по часовой стрелке и отпустите. Ручка автоматически возвращается в исходное положение.

При запуске двигателя стартер работает до пуска двигателя или до срабатывания защиты от перегрева.

Расположение резервного считывающего устройства в тоннельной консоли.

Если во время запуска на дисплее водителя показывается сообщение Ключ не найден, положите дистанционный ключ в резервное считывающее устройство. Затем повторите запуск.

Примечание

Когда дистанционный ключ помещается в резервное считывающее устройство, следите за тем, чтобы одновременно с ним там не находились другие ключи от автомобиля, металлические предметы или электронные устройства (например, мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки или зарядные устройства). Несколько автомобильных ключей, помещенных в считывающее устройство, могут создавать взаимные помехи.

Важно!

Если двигатель не запускается с трех попыток – подождите 3 минуты и повторите запуск. Способность старта повысится, если дать возможность пусковому аккумулятору восстановиться.

Предупреждение

Никогда не выносите дистанционный ключ из автомобиля во время движения или буксировки.

Предупреждение

Покидая автомобиль, обязательно берите с собой дистанционный ключ и следите за тем, чтобы электросистема автомобиля была установлена в положение зажигания 0 – особенно, если в автомобиле находятся дети.

Примечание

Для определенных типов двигателей число оборотов на холостом ходу при холодном запуске может быть значительно выше, чем при обычном. Это сделано специально — для того, чтобы система могла как можно быстрее достичь нормальной рабочей температуры при минимизации выбросов выхлопных газов и ущерба для окружающей среды.

Запуск асинхронного электродвигателя от однофазной сети

В момент запуска электродвигателя в его обмотках протекает электрический ток, превышающий номинальный в несколько раз. Это пусковой ток, величина которого зависит от конструкции самого электродвигателя, нагрузки его ротора,  характеристики электрической линии и питающего электродвигатель напряжения и тока.

Для применения трёхфазного двигателя в качестве однофазного необходимо убедиться в типе соединения обмоток статора, обмотки которых  рассчитаны на напряжение 127/220v и 220/380v. Данные указаны в паспортной табличке.

Вот, когда Вы обнаружите не три и не шесть выводов в клеммной коробке, а более, то перед Вами многоскоростной электродвигатель и подключение его к однофазной сети вызовет определённую трудность. Необходимо будет ‘прозвонить’ каждую обмотку и определить для неё начало и конец  либо согласовать дополнительные выводы каждой обмотки.

Пульсирующее магнитное поле электродвигателя.

А если наш трёхфазный электродвигатель двумя выводами подключить к линии однофазного переменного тока, то вращающего магнитного поля в статоре образовываться не будет.

Нет. Магнитное поле всё-таки в нём появляется, но оно является результатом сложения двух магнитных полей, которые вращаются в статоре в противоположные стороны и с одинаковым числом оборотов. В данном случае это поле пульсирующее и оно никак не сдвинет ротор электродвигателя с места, разве что Вы не придадите ему начальное вращение.

Ток потребления в данном случае максимален и приравнивается к току короткого замыкания подобного трансформатора с приближёнными характеристиками к обмоткам электродвигателя.

Другими словами могу сказать, если в подобном пульсирующем электромагнитном поле статора асинхронного двигателя будет находится короткозамкнутый ротор, то оба поля, прямое и обратное, будут стараться повернуть ротор в свою сторону, а в данном случае эти стороны противоположны, и неподвижный ротор не может сам начать вращение. А так как эти электромагнитные поля создают свои моменты, которые компенсируют друг друга, то непосредственно сам пусковой момент такого асинхронного электродвигателя будет равен нулю.

Значит, что бы запустить трёхфазный электродвигатель от однофазной сети, необходимо что бы токи в его обмотках не были симметричными и активная мощность по фазам распределялась неравномерно. То есть подключить к электродвигателю некое электрическое устройство, которое сместило бы фазы токов, что вызовет их несимметрию и в статоре электродвигателя образуется

вращающее магнитное поле. Ротор начнёт вращаться.

Механический запуск электродвигателя.

Иногда у некоторых умельцев в быту имеются установки, на которых установлены трёхфазные электродвигатели, запускаемые в работу от однофазной сети раскручиванием вала в ручную.

Предварительно  на вал отключенного электродвигателя наматывают прочный шнур. Для запуска электродвигателя этим шнуром раскручивают его ротор, затем сразу на обмотки статора подают электрическое напряжение. Как только электродвигатель войдёт в режим холостого хода, на его вал подают нагрузку.

Электродвигатель в таких установках может закрепляться как на подвижной платформе, так и жёстко. Нагружают электродвигатель плавным опусканием платформы, на которой установлен двигатель и под действием силы тяжести(вес электродвигателя) шкив вала электродвигателя плотно сцепляется с ремнём, который передаёт вращающий момент далее.

Когда электродвигатель установлен жёстко, то для передачи крутящего момента используют натяжной ролик или натяжной шкив. После запуска электродвигателя плавно натягивают ремень между шкивом вала электродвигателя и шкивом рабочей установки.

Можно использовать вариатор, центробежную муфту сцепления, но конструкция в таком случае усложнится, а нам нужно как проще.

В таких случаях можно сказать, что при включенном в сеть электродвигателе раскручиванием ротора мы смещаем фазы токов ротора относительно фаз токов статора, уменьшаем скольжение и тормозящий момент двигателя. Вращающий момент увеличивается и электродвигатель плавно, но уверенно запускается.

Посмотреть пример

Данный метод очень прост, но неудобен. Применяют его для электродвигателей небольшой мощности и запуска без нагрузки на валу. Есть двигатели, которые легко можно запустить ‘от руки’.

Но наш быт настолько разнообразен, что не обходится без какого-либо электрического аппарата, агрегата или устройства, в котором используются электродвигатели и заметьте без всяких там шнуров для их запуска.

Если электродвигатель асинхронный, то для его запуска всегда используют электрический фазосдвигающий элемент, либо применяют расщепление полюсов для создания пускового момента.

Что такое расщепление полюсов.

В электроприборах или аппаратах небольших по размеру или малой производительности и небольшой электрической мощности применяют однофазные электродвигатели со средней мощностью около 100wt. В электроаппаратах старого выпуска применялись однофазные конденсаторные электродвигатели( магнитофоны, проигрыватели, мясорубки и др.). В подобных устройствах необходим был большой пусковой момент при малой электрической мощности и при малом габарите электрического аппарата.

А  вот в аппаратах, где не было необходимости хорошего момента при запуске и не предъявлялись требования к скольжению использовались однофазные электродвигатели с расщеплёнными полюсами(вентиляторы бытовые, электрополотенце, фены). Наверное, замечали как плавно запускались электродвигатели таких устройств.

Ротор у таких электродвигателей короткозамкнутый, обмотка статора разделена на две части, расположенные напротив друг друга. Полюса статора, на которых размещены обмотки, разрезаны на две части, на одной из которых уложен короткозамкнутый виток. Для чего?

В момент подачи напряжения на обмотку статора, образующееся магнитное поле охватывает короткозамкнутый виток, в котором индуцируется электрический ток большой величины. А так как в витке есть электрический ток, то он создаёт своё магнитное поле, но сдвинутое по фазе от основного поля статора электродвигателя. Что получается?

Та часть статора, на котором размещён виток имеет своё магнитное поле, которое не совпадает по фазе с основным полем и как следствие,  ослабляет в своей части поле второй половины статора. И получается, что взаимодействие двух магнитных потоков полюсов каждого статора создают  направленное вращающее магнитное поле. Правда, оно не круговое, а больше похоже на эллипс. Для нас это  не так уж и важно. Электродвигатель начинает раскручиваться медленно, но уверенно.

Малый пусковой момент

— плавный запуск;  два полюса на статоре — частота вращения ротора электродвигателя близка к максимально возможной для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором(~3000r/min).


«Запуск асинхронного электродвигателя от однофазной сети»

В момент подачи напряжения на обмотку статора, образующееся магнитное поле охватывает короткозамкнутый виток, в котором индуцируется электрический ток большой величины. А так как в витке есть электрический ток, то он создаёт своё магнитное поле, но сдвинутое по фазе от основного поля статора электродвигателя. Что получается? Та часть статора, на котором размещён виток имеет своё магнитное поле, которое не совпадает по фазе с основным полем и как следствие,  ослабляет в своей части поле второй половины статора. И получается, что взаимодействие двух магнитных потоков полюсов каждого статора создают  направленное вращающее магнитное поле. Правда, оно не круговое, а больше похоже на эллипс. Для нас это  не так уж и важно. Электродвигатель начинает раскручиваться медленно, но уверенно.

Игорь Александрович

«Весёлый Карандашик»

Запуск электродвигателя в режиме пониженного напряжения

Напряжение U1 пропорционально пусковому току двигателя, следовательно, уменьшая напряжение U1, соответственно происходит уменьшение пускового тока. Переключение со звезды обмотки статора на треугольник, имеет несколько возможностей снижения напряжения U1 во время пуска. Асинхронные двигатели, работающие при соединении треугольника и обмотки статора, обладающие фазным напряжением равным напряжению сети, имеют возможность применения пуска переключения обмотки на треугольник со звезды. В тот момент, когда двигатель подключается к сети, переключатель ставится в положение «звезда», в таком случае звезда оказывается соединенной с обмоткой статора. В этом состоянии фазное напряжение, образовавшееся на статоре, снижается в √3 раз. Пропорционально снижается ток в фазных обмотках. Помимо этого, линейный ток приравнивается к фазному, если обмотки соединяются звездой, а в случае соединения треугольником ток в √3 раз больше фазного. Отсюда напрашивается вывод, что использование пуска в ход при переключении статорной обмотки на треугольник со звезды, уменьшает линейный ток в 3 раза, в сравнении с током при прямом подключении к сети. При достижении ротором скорости, приближенной к номинальной, переключатель устанавливают в положение «треугольник». Бросок тока, который образуется в это время настолько незначительный, что не способен каким-либо образом повлиять на работу сети. Но данный способ пуска обладает довольно серьезным недостатком. А именно, снижение фазного напряжения при пуске в √3 раз, образует снижение пускового момента в (√3)2 = 3 раза, так как здесь действует формула прямой пропорциональности пускового момента к квадрату напряжения. Отсюда следует, что значительное снижение пускового момента не дает возможности использования этого способа для запуска двигателя, которые необходимо включать под нагрузкой на вал.Снижение напряжения с использованием реактора.Запуская асинхронные двигатели, можно добиться снижения напряжения U1, используя автотрансформатор или реакторы. Двигатель включается в работу в следующем порядке. Рубильник 2 находится в разомкнутом состоянии, когда включается рубильник №1. Через реакторы Р, где напряжение падает jI1xp (xp в данной формуле представлено индуктивным сопротивлением реактора), в обмотку статора поступает ток из сети. В результате этого, пониженное напряжение, начинает подаваться на выводы статорной обмотки двигателя Ù’1 = Ù1 — jI1xp. После разгона ротора двигателя и спада силы пускового тока, рубильник №2 включается, после чего двигатель находится под полным напряжением сети U1н. Подобный способ запуска обладает недостатками, заключенными в том, что в случае, если напряжение уменьшается в U1/U1н раз, то уменьшается начальный пусковой момент Мп двигателя также в (U1/U1н)2 раз. Сопротивление реактора, необходимое в данном случае, вычисляется по формуле:xp=[U1н(1-Kp)]/KpIп,где выражением U1н обозначается фазное (или номинальное) напряжение обмотки статора;Выражением Кр= I’п /Iп обозначено отношение пускового трока статора в момент пуска к пусковому току двигателя, когда его включают непосредственно в сеть. Как правило, Кр равно 0,65.
< Предыдущая   Следующая >

%d0%bf%d1%83%d1%81%d0%ba%20%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b4%d0%b2%d0%b8%d0%b3%d0%b0%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8f%20%d0%b8%d0%b7%20%d1%85%d0%be%d0%bb%d0%be%d0%b4%d0%bd%d0%be%d0%b3%d0%be%20%d1%81%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d1%8f%d0%bd%d0%b8%d1%8f — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Плавный пуск электродвигателя » Гиброид.ру

В настоящее время наиболее популярным является электропривод на основе асинхронного двигателя. Это можно объяснить его большой мощностью, надежностью и простотой обслуживания. Однако, такой электродвигатель имеет существенный недостаток – большой пусковой ток. В результате пуска двигателя происходит электродинамическое разрушение обмоток статора и ротора, а также увеличивается износ передаточных звеньев. Ток в результате прямого пуска превышает номинальный, что может способствовать просадке напряжения сети, а также выводу из строя различных электромеханизмов, которые включены в сеть. Решение такой проблемы заключается в плавном пуске электродвигателя, добиться которого можно с помощью устройства плавного пуска.

При запуске электродвигателя прямым способом может произойти разрушение не только элементов электродвигателя, но и тех механизмов, которые работают от его вала. При плавном запуске электродвигателя пусковой ток снижается, снижается напряжение питания, оптимизируется пусковой и тормозной моменты, а также предотвращается заклинивание вала электродвигателя. Стоит понимать, что при использовании устройства плавного пуска электродвигателя невозможно регулировать частоту вращения, реверсировать направление вращения, а также увеличивать пусковой момент.

Плавный пуск электродвигателя можно провести с помощью нескольких вариантов включения симисторов в цепь управления. Схемы можно разделить на одно-, двух- и трехфазные, каждая из которых имеет принципиальные отличия и стоимость исполнения. Кроме того, если используется соединение типа «треугольник», то симистор можно включить в разрыв обмотки. Сам симистор представляет собой два включенных параллельно тиристора, имеющих управляющий входной канал.

Однофазная схема регулирования подразумевает плавный пуск электродвигателя, который имеет мощность не более 11 кВт, если необходимо смягчить только пусковой удар. Длительный запуск, торможение и ограничения на пусковой ток не имеют значения, так как с помощью однофазного типа соединения такой возможности нет.

Двухфазный плавный запуск электродвигателя можно применять для запуска электродвигателей мощностью до 250 кВт. Такие схемы довольно часто снабжаются байпасными контакторами, которые удешевляют всю схему, но не устраняют главный недостаток такого типа соединения, а, следовательно, и вида плавного пуска – несимметричность питания фаз. В итоге данный недостаток может привести к перегреву двигателя при небольших нагрузках.

Самая оптимальная схема для плавного запуска двигателя – трехфазная. Она позволяет не только получить мягкий пуск двигателя, но и обеспечивает универсальное применение УПП. Мощность двигателей, которые пригодны для плавного запуска с помощью такой схемы соединения, ограничивается электрической и тепловой прочностью симисторов. Такой способ плавного пуска является многофункциональным и позволяет реализовать множество решений – подхват обратного хода, динамическое торможение и симметричное ограничение силы тока и магнитного поля.

Важным элементом устройства плавного пуска двигателя, как уже говорилось, является байпасный (обходной) контактор. Он предназначается для облегчения теплового режима плавного запуска электродвигателя, который заметно увеличивается при выходе на установленные обороты.

Кроме указанных выше схем подключения устройства плавного пуска можно использовать схему, в которой используется шунтирующий двигатель. Он отключает устройство плавного пуска и обеспечивает работу электродвигателя после выхода на номинальный режим работы. В отличие от сетевого адаптера он не проводит через себя пусковой ток. Такая схема подключения очень удобна в использовании при управлении несколькими двигателями, которые должны работать синхронно. Также такая схема подключения может использовать для плавного пуска двигателей большой мощности. Современные устройства плавного пуска могут использоваться через совместимый интерфейс и включаться программируемыми контролерами по требованию оператора.

Запуск электродвигателя без реле — Справочник химика 21

    Агрегаты с ротационным компрессором. Основные узлы этих агрегатов такие же, как и у поршневых герметичных компрессоров. Агрегаты ВСр315 1 (2) и ВСр400 1Б имеют однофазные электродвигатели и для запуска комплектуются пускозащитными реле типа РТК-2-7 и РТК-2-12, которые, как и в домашних холодильниках, для запуска подключают пусковую обмотку. Оба агрегата рассчитаны на напряжение 220 В. [c.177]
    При отсутствии контрольного реле неисправность пускозащитного реле холодильника может быть подтверждена запуском электродвигателя напрямую, без терморегулятора и реле (см. Запуск электродвигателя без реле , стр. 134). [c.176]

    ЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ БЕЗ РЕЛЕ [c.134]

    Магнитный пускатель представляет собой аппарат, состоящий из одного или двух контакторов, иногда содержащий реле и предназначенный для запуска и останова асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, В схемах оборудования электровакуумного производства весьма часто используется как пусковой и коммутационный прибор дистанционного действия при ручном и автоматическом управлении энергоемкими процессами. Промышленностью выпускаются нереверсивные и реверсивные магнитные пускатели. [c.46]

    Неисправность мотор-компрессора можно определить путем замера потребляемой мощности двигателя (см. стр. 29), запустив его без реле и терморегулятора напрямую и включив непосредственно в сеть через проходные контакты (см. Запуск электродвигателя без реле , стр. 134). [c.166]

    При помощи контактов реле 5, кроме того, происходит обесточивание обмотки электродвигателя 9 во время титрования, запуск электродвигателя 11 системы регистрации при начале титрования и питание системы сигнализации нарушения син- [c.216]

    Для последующего включения кондиционера необходимо повторно произвести запуск кнопкой КнП. Цепь питания электродвигателей М1 и М2 защищена от токов короткого замыкания автоматическим выключателем ВУ и от перегрузок тепловыми реле Р1 и Р2. [c.184]

    Запуск электродвигателя наливного насоса и подключение прибора к электросети 220 в осуществляется с помощью пусковой кнопки Пуск . При нажатии последней контакты 9 и 10 магнитного пускателя замыкаются и подают питание на зажимы первичной обмотки трансформатора Тр вка реле Р загорается сигнальная лампа СЛ. Контакты 7 10 блокируют пусковую кнопку. При достижении установленного уровня серная кислота (или олеум) замыкает электроды датчика, вследствие чего срабатывает реле реле Р обесточивается, в результате происходит отключение наливного насоса и [c.252]

    Пуск котла производится переключателем 20. При переводе переключателя нз положения О в положение 1 загорается зеленая сигнальная лампа Включено и включается электродвигатель водяного насоса 30 на малые обороты — происходит закачка в змеевик котла питательной воды. Заполнение должно длиться 16—20 мин. В течение этого времени давление воды контролируется манометром 25. Давление газа за регулятором низкого давления 1 типа РД-32М проверяется тягонапоромером 2 типа ТДМ. Затем переключатель 20 переводят из положения 1 в положение 2 , при этом загорается зеленая сигнальная лампа Автомат , выключается электродвигатель водяного насоса, включается электродвигатель вентилятора 29 и подается напряжение на вход БУГ-500. Вентилятор осуществляет предварительную продувку топки котла для удаления случайно скопившегося газа, от созданного вентилятором давления срабатывает датчик давления воздуха 27 типа РДЗ-30, который своими контактами включает электронное реле времени блока БУГ-500. С этого момента блок начинает выдавать команды на запуск котла. [c.541]


    Защиту от перегрева обмотки электродвигателей осуществляют тепловыми реле. Время их срабатывания зависит от степени перегрузки (от отношения тока перегрузки к номи альному). При перегрузке 35 % реле должно отключить компрессор за 20—30 мин, при четырехкратной перегрузке (например, при запуске компрес- [c.161]

    При включении электродвигателя по катушке реле проходит ток короткого замыкания большой силы, поскольку ротор двигателя еще неподвижен. Возникающий в катушке магнитный поток поднимает сердечник, контакты 7 и 8 замыкаются и включают пусковую обмотку двигателя. Начинается разгон ротора, по мере которого сила тока в цепи уменьшается и снижается напряженность магнитного поля. Когда ротор развернется, сердечник под действием собственного веса падает. Контакты 7 ц размыкаются, отключая пусковую обмотку. Длительность запуска двигателя 0,2— 0,5 с. [c.64]

    Электрическое оборудование холодильников компрессионного типа состоит в основном из электродвигателя компрессора пускового реле, предназначенного для запуска двигателя автоматической защиты двигателя от токовой перегрузки терморегулятора, поддерживающего в камере холодильника заданную температуру патрона с электрической лампочкой и выключателя, предназначенных для освещения камеры. [c.75]

    Релейные усилители своими контактами прерывают цепи реле 1Р блоков 21, что приводит к остановке двигателей 12. Одновременно по команде от схемы И производится сброс счетчиков 18 на О и запуск реле времени 22, включающего электродвигатель переключающего и печатающего устройства двенадцатиточечного электронного потенциометра 23. В переключатель измерительных цепей прибора дополнительно встроен конечный выключатель, который после регистрации двенадцатой точки останавливает этот двигатель и включает реле 1Р блоков 21, запускающее двигатели 12. [c.148]

    При эксплуатационной проверке контролируют два раза в месяц четкость срабатывания контактной группы при уменьшении расхода воды. В случае подачи воды в охлаждающие рубашки компрессора при закрытом вентиле электродвигатель не должен запускаться, а система аварийной сигнализации должна включиться. При постепенном уменьшении расхода воды с помощью вентиля на входной линии реле должно разомкнуть свои контакты, тем самым отключить компрессор и обеспечить подачу аварийного сигнала. В момент срабатывания контактов фиксируют положение регулирующего водяного вентиля и. измеряют расход воды — он должен быть не менее 0,2 м ч. [c.173]

    Электрическая схема стенда обеспечивает подачу напряжения на обмотки статора электродвигателя. Необходимое номинальное напряжение (соответственно установленному статору) поддерживается при помощи ЛАТР. Для запуска двигателя в стенде вмонтировано пускозащитное реле, соответствующее статору. Установленные приборы (вольтметр, амперметр и ваттметр) позволяют контролировать напряжение в цепи, а также определять силу тока и потребляемую мощность двигателя при работе компрессора. [c.112]

    Размыкаясь, контакт ШВ-1 путевого выключателя отключает катушку реле времени РВ, которая срабатывает с выдержкой 5— 6 сек, замыкает свои н. з. контакты в цепи катушек контакторов Н1 и Н2. Последние включаются, включаются контакторы Л/ и Л2. Электродвигатели запускаются в сторону возврата, а вибраторы отключаются. Затем срабатывают контакторы УУ и 5У и двигатели разворачиваются до полных оборотов. [c.78]

    Проверку работы схемы аммиачного насоса начинают с нажатия кнопки 1НА-КП (пуск) при нахождении рукоятки ключа 1НА-КР в положении О (отключено). При этом электродвигатель насоса не должен запускаться затем переводят ключ в положение М (местный), проверяют правильность включения и отключения насоса от кнопок 1НА-КП и 1НА-КС. После этого ключ 1НА-КР переводят в положение А (автоматический) и искусственным замыканием цепи 1РЦ-П1—1РЦ-113 убеждаются в автоматическом включении насоса. При работе насоса и наличии разности давлений аммиака во всасывающем и нагнетательном трубопроводах должно включиться реле 1НА-РП. Если по истечении 15 с работы насоса искусственно отключить реле 1НА-РП (разомкнуть его контакты), то должно отключиться реле 1НА-РА, затем 1НА-РВ и электродвигатель насоса должен остановиться в сопровождении соответствующих звуковых и световых сигналов. [c.40]

    Рассмотрим порядок действия элементов схемы прокатного стана. Включаем рубильник Р и автоматические выключатели 1А, 2А, ЗА, 5А, 7А, 9А, 10А, 12А силовой цепи и автоматический выключатель АУ цепи управления. Сигнальная лампа ЛН указывает на наличие напряжения в цепи управления. Далее установкой универсального переключателя 1УП в положение А включается цепь автоматического регулирования и контроля процесса термообработки изделий, а установкой универсального переключателя 2УП в положение А включаются цепи реле времени 2РВ и звукового сигнала /Г. Нормально открытыми контактами 2РВ-1 реле времени подготавливается цепь контактора КЛ, а н. о. контактами 2РВ-2 включается линейный контактор КН при этом замыкаются контакты КН-1. КН-4, КН-5 и размыкаются КН-2 и КН-3. Если в это время переключатель ЗУП будет установлен в одном из положений А или В, то включением контактора 1КЛ производится запуск электродвигателя /Д трехмашинного агрегата, электродвигателя 2Д вентилятора и элек- [c.157]


    После запуска электродвигателей насосов масла и воды, а также главного электродвигателя и достижения нормального давления масла и воды нажатием соответствующей кнопки на пульте включается операция Загрузка . При этом электрогндравличе-ское реле загрузки через гидроцилиндр загрузочного клапана дает импульс на открытие клапана. Загрузка контролируется электронным бесконтактным регулятором или механическим щупом (флажком), которы1м управляет гидроцилиндр. В обоих случаях может производиться единичная или многократная загрузка. [c.104]

    После окончания пуска электродвигателя реле минимальной нагрузки РМИ остается включенным и его когпакт PMH-I разомкнут. Реле РМП, реагирующее на перегрузку двигателя, после окончания пуска разрывает свой контакт РМП-1. На этом заканчивается, работа схемы при самозапуске. В этом режиме обеспечивается самозапуск установки после восстановления напряжения вслед за его исчезновением. Установка запускается с выдержкой времени от 0,5 до 10 мин, создаваемой реле PBI. [c.324]

    Автомат АВ (типа АП50-ЗМТ) защищает электродвигатель от токовой перегрузки и сеть от короткого замыкания. Тепловое реле ГР в магнитном пускателе П (типа ПМЕ-222) дублирует защиту электродвигателя от перегрузки. Например, при запуске компрессора на двух фазах тепловая защита в АП50 должна отключить двигатель за 10—15 с, а тепловая защита в магнитном пускателе — за 30—40 с. [c.232]

    Если остановка произошла из-за перегрева корпуса насоса или при падении давления в приемном трубопроводе, или из-за несвое временного открытия напорной задвижки, то срабатывает только реле ЮРП и допускает повторный запуск агрегата. Если же остановка произошла вследствие падения давления масла в системе смазки, отсутствия избыточного давления в электродвигателе из-за перегрева подшипников, повышенной вибрации и чрезмерной утечки из сальников, то срабатывает блокировочное реле 11РП, которое удерживает ЮРП в притянутом состоянии до тех пор, пока нё будет [c.114]

    Методика очистки заключается в следующем, Внач1але следует убедиться в том, что произошло сгорание электродвигателя. Бели компрессор не запускается, то это может быть вызвано как неисправностью электродвигателя, так и недопустимым падением напряжения, отказом пускового реле или меха-нически Ми дефектами KOMnpe opia. Далее контролируются на пробой об.мотки встроенного электродвигателя. Регламентировано сопротивление обмотки 5 МОм для хладона-22 и 15 МОм для хладона-12. Из компрессора выпускают небольшое количество холодильного агента и определяют, нет ли характерного горелого запаха, указывающего на сгорание электродвигателя. При этом следует тщательно соблюдать требования безопасно-сги, относящиеся к защите от отравления и кислотных ожогов. Степень сгорания электродвигателя определяют следующим образом. Из сгоревшего компрессора отбирают небольшое количество масла и определяют его кислотное число. Кислотное число выше 0,05 мг КОН/г масла можно считать признаком сильного сгорания. Кроме того, на сильное сгорание указывают изменение цвета масла, характерный горелый запах, налет сажи на всасывающем трубопроводе компрессора, на жидкостном трубопроводе и в осушителе. Если не обнаружено ни одного из этих признаков, то сгорание классифицируется как слабое . [c.118]


Запуск двигателя — Введение



Электродвигатель, приводящий в движение насос

Запуск двигателя и связанные с ним проблемы хорошо известны многим людям, которые работали на крупных промышленных процессах. Этот пост представляет собой краткое введение в запуск двигателя.

Двигатели используются более 100 лет, и за это время в их работе практически не произошло изменений. Асинхронный двигатель на сегодняшний день является наиболее широко используемым двигателем в промышленности и строительстве.Таким образом, в этой книге основное внимание уделяется применению пуска двигателей в сочетании с асинхронными двигателями.

Асинхронные двигатели используют взаимодействие магнитных полей для преобразования электроэнергии в мощность вращения. Наращивание магнитных полей и противодвижущей силы или противо-ЭДС во время пуска двигателя вносит переходные условия в электрическую систему. Эти переходные процессы могут повлиять на систему электроснабжения и другое подключенное к ней оборудование.Основными причинами, по которым запуск двигателя уделяется внимание, являются: ограничение переходных процессов; и для обеспечения правильного разгона двигателя механической нагрузкой

Время пуска двигателя, пусковой ток и переходные процессы при пуске

Время пуска двигателя — это период от момента, когда к двигателю подключено электропитание, до момента, когда двигатель разгоняется до полной скорости. Продолжительность периода пуска зависит от комбинации двигателя и механической нагрузки и может составлять от долей секунды до 30 секунд или дольше.

В период запуска требуется высокий уровень тока, который может иметь пагубные последствия для системы электроснабжения и другого подключенного к ней оборудования. Продолжительность переходных процессов при пуске зависит от характеристик нагрузки и от того, сколько времени требуется двигателю, чтобы разогнаться до скорости.

На рисунке ниже показано, что происходит во время запуска двигателя. Во время периода пуска потребляется ток, значительно превышающий нормальный рабочий ток двигателя при полной нагрузке, магнитные поля внутри двигателя и противоэдс увеличиваются, а механическая нагрузка ускоряется.Пусковой ток может в пять-восемь раз превышать ток полной нагрузки.


Ток двигателя во время пуска и работы

Электрические системы спроектированы с учетом условий установившегося периода работы. Размеры кабелей рассчитаны для обеспечения условий работы в установившемся режиме, а падение напряжения в электрической системе рассчитывается на основе условий установившегося режима.

Во время пуска двигателя кабели будут пропускать больше тока, чем во время установившегося периода работы.Падение напряжения в системе также будет намного больше в период запуска, чем в период работы в установившемся режиме — это становится особенно очевидным, когда запускаются большие двигатели и / или если одновременно запускаются многие двигатели.

Если падение напряжения на самом двигателе слишком велико во время периода пуска, двигатель может быть не в состоянии развивать достаточный крутящий момент для ускорения механической нагрузки. Кроме того, падение напряжения в электрической системе может повлиять на другое оборудование, вплоть до отказов.

По мере того, как двигатели стали широко использоваться, инженеры стали беспокоиться о проблемах с запуском двигателей. За прошедшие годы было разработано множество методов и приемов — каждый со своими преимуществами и ограничениями — для решения проблем, связанных с запуском двигателя.

Чаще всего используются следующие методы запуска двигателя:

  • Прямой пуск
  • Звезда-треугольник
  • Автотрансформатор
  • Первичное сопротивление
  • Сопротивление ротора
  • Электронный плавный пуск

Прямой и треугольник На сегодняшний день это наиболее часто используемые методы запуска двигателя.Однако в последнее время были достигнуты огромные успехи в использовании электроники для регулирования подачи электроэнергии на двигатели, и электронный пуск быстро догоняет DOL и звезда-треугольник. Эти достижения могут быть использованы для того, чтобы двигатель мог работать с очень специфическими характеристиками ускорения.


Это введение в запуск двигателя — отрывок из моей небольшой вводной книги по этой теме. Если вы хотите углубиться в процесс запуска двигателя и понять, как работают различные типы стартеров, ознакомьтесь с книгой.

Содержание
Введение в запуск двигателя
Пуск от сети
Пуск звезда-треугольник
Пуск с автотрансформатором
Пуск по первичному сопротивлению
Пуск по сопротивлению ротора
Электронный плавный пуск
Приводы с переменной частотой
Сводка методов пуска двигателя
Как рассчитать время запуска двигателя
Полезная техническая информация о двигателе
Типовая информация о конструкции запуска двигателя
Список символов и глоссарий

Книга доступна в формате электронной книги в мягкой обложке во всех магазинах Amazon.

Пуск большого двигателя 103: Способы запуска двигателя — Как выбрать правильный

Это третья публикация в нашей серии статей по управлению двигателями, охватывающая различные аспекты интеграции двигателя в электрическую сеть и производственный процесс.

В первом были подробно представлены электрические, тепловые и механические ограничения, которые необходимо учитывать при запуске большого двигателя. Во втором посте были представлены типичные ограничения приложения.

В этом посте мы попытаемся ответить на вопрос: как выбрать правильное решение для запуска двигателя для конкретного применения?

Есть несколько решений по запуску двигателей, которые мы можем просто сравнить с помощью следующей таблицы:

Более подробное сравнение решений по запуску двигателей можно найти в этом техническом документе: «Моделирование методов запуска двигателей в EMTP-ATP».

Посмотрев на таблицу, мы можем решить, что привод с регулируемой скоростью является решением для каждого случая.И это было бы в принципе правильно. Однако окончательное решение будет зависеть от нескольких критериев установки, которые связаны с:

  • Экономический интерес — стоимость решения
  • Инженерная простота — попытки оценить это решение и ввести его в эксплуатацию
  • Простота обслуживания — что также связано со стоимостью обслуживания
  • Площадь основания
  • Масса
  • Энергосбережение — возможность снизить потребление энергии для некоторых приложений, например, когда операция включает холостые циклы или сниженный расход
  • Гибкость адаптации — для различных рабочих условий расхода, давления, рабочего цикла

В следующей таблице представлено относительное сравнение вышеперечисленных решений для этих критериев установки.Он показывает, что основные методы пуска с использованием контакторов также являются наиболее экономичными и простыми в обслуживании; но из предыдущей таблицы мы видим, что они также вызывают наибольшую нагрузку на сеть и нагрузку:

Более подробную информацию о пуске больших двигателей можно найти в руководстве по конференции PCIC здесь.

Узнайте больше об управлении двигателем здесь.

Завод Инжиниринг | Используйте пошаговый подход к анализу проблем с запуском двигателя.

При возникновении неисправности привода в приводе переменного тока и двигателе, определите, является ли неисправность неисправностью двигателя, привода или приложения.

Диагностическая технология, предлагаемая в современных приводах переменного тока, может помочь вам устранить многие проблемы привода. Производители часто включают возможности внутренней диагностики в микропроцессорное управление привода. Используя эту диагностику неисправностей привода, вы можете легко определить и устранить неисправность.

Некоторые из наиболее распространенных проблем, связанных с интеграцией привода переменного тока с двигателем переменного тока, перечислены в таблице «Типичные сбои привода переменного тока». Однако возможны и другие возможные сбои привода, связанные с настройкой двигателя / привода, требованиями приложения, ошибками связи, ошибками внешних устройств и ошибками начального программирования.Если вы все еще не можете определить источник неисправности после исключения причин, перечисленных в таблице, обратитесь к производителю оборудования или местному дистрибьютору для получения дополнительной помощи в диагностике.

Большинство проблем с двигателями переменного тока и приводами можно решить с помощью руководства производителя привода. Каждый сбой привода, который отслеживается и сигнализируется микропроцессором привода, указан в разделе руководства по поиску и устранению неисправностей. Если вы не можете найти свое руководство, обратитесь к местному представителю производителя или посетите веб-сайт производителя, чтобы загрузить копию.

Двигатель переменного тока и приводная техника

Применение двигателей переменного тока и приводов переменного тока становится все более распространенным в приложениях, которые ранее выполнялись с использованием технологии постоянного тока (приложения с регулируемой скоростью) или пускателей по сети (традиционно приложения с постоянной скоростью используются в вентиляторах и насосах). С развитием различных технологий приводов переменного тока, таких как плавный пуск, В / Гц, векторные приводы с разомкнутым контуром и векторные приводы с замкнутым контуром, эта тенденция, вероятно, будет продолжаться — и, во всяком случае, будет расти.

Возможность применить правильную технологию электродвигателя переменного тока в правильном приложении гарантирует, что используемая технология электродвигателя / возбуждения будет обеспечивать безотказную работу в течение многих лет. Способность разработать и реализовать логическую методологию поиска и устранения неисправностей в случае отказа оборудования гарантирует, что ваш процесс обеспечит максимальное время безотказной работы.

Типичные неисправности привода переменного тока

Неисправность Описание Возможные причины
Пониженное напряжение шины постоянного тока Состояние очевидного низкого напряжения питания %% POINT %% Входное напряжение ниже номинального требуемого входного напряжения привода (обычно
%% POINT %% Слишком короткое ускорение привода
Повышенное напряжение шины постоянного тока Состояние кажущегося высокого напряжения питания %% POINT %% Входное напряжение выше номинального входного напряжения привода (обычно
%% POINT %% Слишком короткое замедление привода
%% POINT %% Конденсаторы коррекции коэффициента мощности на входящей линии электропередачи
Максимальный ток Выходной ток привода превышает максимально допустимый выходной ток привода %% POINT %% Междуфазное короткое замыкание
%% POINT %% Заторможенный ротор
%% POINT %% Слишком короткое ускорение
%% POINT %% Слишком большая нагрузка
Перегрузка двигателя Выходной ток привода превышает номинальный ток двигателя %% POINT %% Слишком большая нагрузка
%% POINT %% Слишком короткое ускорение / замедление
%% POINT %% Неправильный шаблон V / F
%% POINT %% Номинальный ток двигателя неправильно загружен в привод
Перегрузка привода Выходной ток привода превышает номинальный ток привода %% POINT %% Слишком большая нагрузка
%% POINT %% Слишком короткое ускорение / замедление
%% POINT %% Неправильный шаблон V / F
%% POINT %% Размер привода слишком мал для двигателя

Дополнительная информация:

Патрик Э.Оуэнс — менеджер по технологиям в Kaman Industrial Technologies. Если у вас есть вопросы по поиску и устранению неисправностей двигателя и обслуживанию, вы можете напрямую связаться с г-ном Оуэнсом по адресу [email protected] Статью отредактировал Джек Смит, старший редактор журнала Plant Engineering, (630) 288-8783, [email protected]

Типичные отказы двигателя

Типичные отказы двигателей переменного тока включают:

Неисправность подшипника двигателя — Неисправность подшипника двигателя является причиной № 1 отказов двигателя и может быть вызвана проблемами со смазкой, загрязнением, током подшипника, перекосом вала или боковой нагрузкой

Отказ обмотки однофазного двигателя — Обрыв одной фазы в цепи двигателя, что может быть вызвано перегоревшим предохранителем, размыканием контактора, обрывом провода электродвигателя или плохими электрическими соединениями

Междуфазное или межвитковое замыкание обмотки двигателя — Междуфазное или межвитковое замыкание обмотки двигателя произошло из-за нарушения изоляции двигателя, которое может быть вызвано загрязнением, истиранием, вибрацией. или скачок напряжения

Неисправность заземления обмотки —Обмотка двигателя закорочена от обмотки двигателя к заземленной раме двигателя из-за нарушения изоляции двигателя, которое может быть вызвано загрязнениями, истиранием, вибрацией или скачком напряжения.

Повреждение фазы двигателя — Повреждение фазы двигателя обычно происходит из-за неравномерного фазного напряжения, которое может быть вызвано несбалансированной нагрузкой на источнике питания, плохим соединением или высоким сопротивлением в одной ветви цепи двигателя

Повреждение обмотки двигателя —Повреждение обмотки двигателя (всех обмоток) вызвано термическим ухудшением изоляции на всех фазах, которое вызвано перегрузкой двигателя или ситуациями повышенного / пониженного напряжения.Импульсная силовая цепь, разряды конденсаторов или твердотельные устройства питания также могут вызвать этот тип повреждения обмотки двигателя

Безопасный запуск двигателей: проверка на повышение температуры

Срок службы двигателя зависит от аккуратных процедур запуска и минимизации тепловыделения.

Джим Брайан, специалист службы технической поддержки EASA

Самое напряженное время для электродвигателя — во время пуска, когда скорость вала равна нулю, а ток двигателя максимален.Это состояние называется пуском или током заторможенного ротора .

На рис. 1 показано его влияние, а также влияние приложенного напряжения на характеристики тока. Как показано, пусковой ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален скорости. Хотя многие параметры двигателя прямо пропорциональны току, основная проблема здесь — это дополнительное тепло, выделяемое при запуске. Потерянная мощность в виде тепла (P), измеряемая в киловаттах (кВт), пропорциональна квадрату тока, протекающего (I 2 ) через сопротивление (R):

P = I 2 R

После успешного запуска двигателя и достижения уровня тока нагрузки его охлаждающий контур может рассеивать дополнительное тепло, выделяемое пусковым током.Однако перезапуск двигателя до того, как все излишки тепла будет рассеянно, добавит больше тепла (кВт) к уже имеющемуся теплу. В этом случае каждый последующий запуск будет добавлять еще больше тепла, повышая температуру двигателя до тех пор, пока какой-либо компонент не выйдет из строя.

Наведение на старты

В зависимости от конструкции тепловым «слабым звеном» асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть обмотка, стержни ротора или замыкающие концевые кольца ротора. Тепловая защита обмоток может оказаться недостаточной для предотвращения повреждения стержня ротора или торцевого кольца.По этой причине как Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA), так и Международная электротехническая комиссия (IEC) ограничивают количество раз, когда двигатель может быть безопасно запущен за определенный промежуток времени, как указано ниже.


NEMA Std. MG 1-2011, 12.54.1: Нормальные условия запуска
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором конструкции A и B, имеющие номинальную мощность, указанную в 10.32.4, и рабочие характеристики в соответствии с частью 12, должны иметь возможность ускоряться без вредной тепловой нагрузки. , инерция нагрузки (Wk 2 ), подключенной к валу двигателя, равна или меньше значений, перечисленных в Таблице 12-7, при следующих условиях:

а.Приложенное напряжение и частота в соответствии со стандартом NEMA 12.44.

г. Во время периода разгона подключенный крутящий момент нагрузки равен или меньше крутящего момента, который изменяется как квадрат скорости и равен 100% крутящего момента номинальной нагрузки при номинальной скорости.

г. Два пуска подряд (остановка по инерции между пусками), когда двигатель первоначально находится при температуре окружающей среды, или один пуск, когда двигатель первоначально находится при температуре, не превышающей его рабочую температуру номинальной нагрузки.

IEC Станд. 60034-12-2007, 8.3
Двигатели должны выдерживать два пуска подряд (остановка по инерции между пусками) из холодных условий и один пуск из горячего после работы в номинальных условиях. Предполагается, что замедляющий крутящий момент из-за ведомой нагрузки постоянный и равен номинальному крутящему моменту, независимо от скорости, с внешней инерцией, равной 50% значений, указанных в таблице 3. В каждом случае дальнейший запуск допустим только в том случае, если температура двигателя перед запуском не превышает установившуюся температуру при номинальной нагрузке.


Согласно стандарту количество пусков должно быть минимизировано, так как они влияют на срок службы двигателя.

С точки зрения непрофессионала, обе ссылки означают, что двигатель можно запускать дважды подряд, если он находится при комнатной температуре, или один раз, если он достиг нормальной рабочей температуры. (Распространенное сокращенное выражение для этого — «2 холодных / 1 горячий запуск».) Перед тем, как можно будет выполнить последующие запуски, двигатель должен охладиться до нормальной рабочей температуры. Температуру ротора сложно контролировать, поэтому необходимо полагаться на мониторы температуры обмоток, особенно в приложениях, требующих многократных пусков.

Производители часто ограничивают более крупные двигатели (например, мощностью более 200 л.с. / 150 кВт) девятью пусками в день или меньше при определенных обстоятельствах. Хотя производители могут ослабить эти пределы во время ввода в эксплуатацию, чтобы обеспечить процедуры выравнивания или балансировки, с ними следует заранее проконсультироваться, чтобы убедиться, что это безопасно.

Обратите внимание, что эти пределы основаны на инерции нагрузки (Wk2) в таблице 12-7 NEMA (или в таблице 20-1 для больших двигателей) и таблице 3 IEC, которые были рассчитаны на основе мощности двигателя или номинальной мощности и скорости в кВт.Инерция нагрузки важна, потому что она определяет, сколько времени потребуется, чтобы разогнать груз до полной скорости. Чем выше инерция, тем больше время разгона и, следовательно, тем дольше двигатель будет потреблять повышенный ток, необходимый для ускорения. Это увеличенное время при повышенном токе приводит к большему нагреву двигателя.

NEMA Std. MG 10-2001, Таблица 7, также перечисляет допустимые пуски для двигателей мощностью до 250 л.с. в зависимости от размера и скорости. На первый взгляд, эти ограничения противоречат ограничениям NEMA Stds.MG 1, но при ближайшем рассмотрении видно, что они находятся в гармонии. Пределы в этой таблице основаны на следующих условиях:

  • Прилагаемое напряжение и частота должны находиться в пределах, установленных в стандартах NEMA. MG 1-2011, 12.44, что представляет собой совокупное значение ± 10% номинального напряжения и частоты. Например, изменение напряжения на 8% и изменение частоты на 2% будет комбинированным отклонением на 10%.
  • Во время ускорения крутящий момент нагрузки равен или меньше крутящего момента, который изменяется как квадрат скорости и равен 100% номинального крутящего момента при номинальной скорости.
  • Инерция внешней нагрузки равна или меньше значений, перечисленных в NEMA Stds. MG 1-2011, Таблица 12-7.

Допустимое количество пусков в час — это меньшее из значений в столбце A или столбце B, деленное на инерцию нагрузки (если известно). Значения в столбце B почти идентичны значениям для тех же рейтингов в таблице 12-7 стандартов NEMA. MG 1.

В таблице 12-7 инерция нагрузки 4-полюсного двигателя мощностью 100 л.с. составляет 441 фунт / фут2, что является тем же значением, что и для 4-полюсного двигателя мощностью 100 л.с. в NEMA Stds.MG 10. Это означает, что для допустимого момента инерции безопасный пуск будет одним, таким же, как указано в стандартах NEMA. МГ 1, 12.54.1.

Если инерция известна и меньше значения, указанного в Таблице 12-7, дополнительные пуски могут быть допустимы. Если мощность двигателя превышает 250 л.с. или инерция нагрузки неизвестна, приложение должно использовать правило «2 холодных / 1 горячий запуск», если не проконсультироваться с производителем.

Имеется напряжение

Как показано на рис. 1, на пусковой ток влияет величина напряжения, доступного во время пуска.Когда источник питания ограничен, часто необходимо использовать метод пуска, такой как пониженное напряжение, пуск звездой / треугольником или плавный пуск, чтобы ограничить пусковой ток и избежать падения напряжения на другие нагрузки источника. Это снижает пусковой ток (и, следовательно, скорость нагрева), но увеличивает время разгона, поэтому дополнительный нагрев длится дольше. Это приводит к тому, что в двигатель вводится такое же количество кВт.

Другой способ взглянуть на это — рассматривать ускорение нагрузки как выполненную работу.Независимо от того, ускоряется ли нагрузка за 5 или 30 секунд, работа выполняется одинаково, поэтому аккумуляция тепла одинакова.

Заключение

Один мудрый инженер-моторостроитель однажды заметил, что, поскольку каждый двигатель имеет определенное количество запусков в течение своей жизни, было бы лучше распределить их по размеру, чем использовать их все в первый год. Для достижения наилучших и максимально продолжительных моторных характеристик важно осознавать стресс, вызываемый запуском, и ограничивать количество запусков.Даже указанные здесь ограничения представляют собой крайность в применении. Если не требуется много запусков, их следует избегать.

Пусковое напряжение также можно снизить за счет использования альтернативных приложений. Например, в случае потребности в потоке для насоса или вентилятора, например, регулирование переменной скорости может обеспечивать постоянный правильный поток без запуска и остановки, чтобы регулировать доступность материала. При повторяющихся операциях, таких как штамповочные прессы или позиционирование груза, может помочь вихретоковая или жидкостная муфта.

Указанные здесь директивы NEMA и IEC применимы только к обычным условиям. Необычные приложения, такие как лифты, которые могут запускаться 40 или 50 раз в час во время пиковой нагрузки, должны быть специально рассмотрены группой разработчиков производителя. MT

Джим Брайан — специалист по технической поддержке в Ассоциации обслуживания электроаппаратуры (EASA), Сент-Луис, Миссури; 314-993-2220. EASA — международная торговая ассоциация, объединяющая более 1900 фирм в 62 странах, которые продают и обслуживают электрические, электронные и механические устройства.Для получения дополнительной информации посетите сайт easa.com.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ — прикладное промышленное электричество

После введения Эдисоном в США системы распределения электроэнергии постоянного тока начался постепенный переход к более экономичной системе переменного тока. Освещение работало как на переменном, так и на постоянном токе. Передача электрической энергии на более длинные расстояния с меньшими потерями на переменном токе. Однако у двигателей была проблема с переменным током.Первоначально двигатели переменного тока были сконструированы как двигатели постоянного тока, но возникли многочисленные проблемы из-за изменения магнитных полей.

Рисунок 5.1 Схема семейства электродвигателей переменного тока

Чарльз П. Стейнмец внес свой вклад в решение этих проблем, рассмотрев гистерезисные потери в железной арматуре. Никола Тесла представил совершенно новый тип двигателя, когда он представил вращающуюся турбину, вращающуюся не водой или паром, а вращающимся магнитным полем. Его новый тип двигателя, асинхронный двигатель переменного тока, по сей день является рабочей лошадкой в ​​отрасли.Его прочность и простота обеспечивают долгий срок службы, высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы. Тем не менее, небольшие щеточные электродвигатели переменного тока, аналогичные разнообразным электродвигателям постоянного тока, сохраняются в небольших приборах вместе с небольшими асинхронными электродвигателями Tesla. Выше одной лошадиной силы (750 Вт) царит мотор Tesla.

Современные твердотельные электронные схемы приводят в действие бесщеточные двигатели постоянного тока с сигналами переменного тока, генерируемыми от источника постоянного тока. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока, фактически электродвигатель переменного тока, заменяет обычный щеточный электродвигатель постоянного тока во многих приложениях.И шаговый двигатель , цифровая версия двигателя, приводится в движение прямоугольными волнами переменного тока, опять же, генерируемыми твердотельной схемой. На рисунке выше показано генеалогическое древо двигателей переменного тока, описанных в этой главе.

Круизные лайнеры и другие крупные суда заменяют карданные валы с редукторами большими многомегаваттными генераторами и двигателями. Так было с тепловозами меньшего масштаба в течение многих лет.

Рисунок 5.2 Диаграмма уровня системы двигателя

На системном уровне (рисунок выше) двигатель потребляет электрическую энергию в виде разности потенциалов и тока, преобразуя ее в механическую работу. К сожалению, электродвигатели не на 100% эффективны. Часть электроэнергии теряется на тепло, другой вид энергии, из-за потерь I2R (также называемых потерями в меди) в обмотках двигателя. Тепло — нежелательный побочный продукт этого преобразования. Его необходимо снимать с двигателя, так как это может отрицательно сказаться на долговечности.Таким образом, одна из целей — максимизировать КПД двигателя, уменьшая тепловые потери. Двигатели переменного тока также имеют некоторые потери, с которыми не сталкиваются двигатели постоянного тока: гистерезис и вихревые токи.

Большинство двигателей переменного тока являются асинхронными. Асинхронные двигатели пользуются популярностью из-за их прочности и простоты. Фактически, 90% промышленных двигателей — это асинхронные двигатели.

Никола Тесла разработал основные принципы многофазного асинхронного двигателя в 1883 году и к 1888 году создал модель мощностью в половину лошадиных сил (400 Вт). Тесла продал права на производство Джорджу Вестингаузу за 65 000 долларов.Самые большие (> 1 л.с. или 1 кВт) промышленные двигатели — это многофазные асинхронные двигатели . Под многофазностью мы подразумеваем, что статор содержит несколько различных обмоток на полюс двигателя, приводимых в действие соответствующими синусоидальными волнами со сдвигом во времени. На практике это две-три фазы. Крупные промышленные двигатели трехфазные. Хотя для простоты мы включили многочисленные иллюстрации двухфазных двигателей, мы должны подчеркнуть, что почти все многофазные двигатели являются трехфазными. Под асинхронным двигателем мы подразумеваем, что обмотки статора индуцируют ток в проводниках ротора, как трансформатор, в отличие от коллекторного двигателя постоянного тока.

Конструкция асинхронного двигателя переменного тока

Асинхронный двигатель состоит из ротора, известного как якорь, и статора, содержащего обмотки, подключенные к многофазному источнику энергии, как показано на рисунке ниже. Простой двухфазный асинхронный двигатель, представленный ниже, похож на двигатель мощностью 1/2 лошадиные силы, который Никола Тесла представил в 1888 году.

Рисунок 5.3 Многофазный асинхронный двигатель Tesla

Статор на рисунке выше намотан парами катушек, соответствующих фазам имеющейся электрической энергии.Статор двухфазного асинхронного двигателя выше имеет 2 пары катушек, по одной паре для каждой из двух фаз переменного тока. Отдельные катушки пары соединены последовательно и соответствуют противоположным полюсам электромагнита. То есть одна катушка соответствует N-полюсу, другая — S-полюсу, пока фаза переменного тока не изменит полярность. Другая пара катушек ориентирована в пространстве под углом 90 ° к первой паре. Эта пара катушек подключена к переменному току, сдвинутому во времени на 90 ° в случае двухфазного двигателя. Во времена Теслы источником двух фаз переменного тока был двухфазный генератор переменного тока.Статор на рисунке выше имеет выступающих , явно выступающих полюсов, которые использовались в ранних асинхронных двигателях Tesla. Эта конструкция используется и по сей день для двигателей с малой мощностью (<50 Вт). Однако для более мощных двигателей меньшая пульсация крутящего момента и более высокий КПД будут иметь место, если катушки встроены в пазы, вырезанные в пластинах статора (рисунок ниже).

Рисунок 5.4 Рама статора с пазами для обмоток

Пластины статора представляют собой тонкие изолированные кольца с прорезями, пробитыми из листов электротехнической стали.Набор из них закреплен концевыми винтами, которые также могут удерживать концевые кожухи.

Рисунок 5.5 Статор с обмотками 2-φ (a) и 3-φ (b)

На рисунке выше обмотки двухфазного и трехфазного двигателей установлены в пазы статора. Катушки наматываются на внешнее приспособление, а затем вставляются в пазы. Изоляция, зажатая между периферией катушки и пазом, защищает от истирания. Фактические обмотки статора более сложны, чем отдельные обмотки на полюс на рисунке выше.Сравнивая двигатель 2-φ с двигателем Tesla 2-φ с выступающими полюсами, количество катушек такое же. В реальных больших двигателях обмотка полюса разделена на идентичные катушки, вставленные во множество пазов меньшего размера, чем указано выше. Эта группа называется фазовой лентой (см. Рисунок ниже). Распределенные катушки фазового пояса подавляют некоторые нечетные гармоники, создавая более синусоидальное распределение магнитного поля по полюсу. Это показано в разделе синхронного двигателя. В прорезях на краю стойки может быть меньше витков, чем в других прорезях.Краевые пазы могут содержать обмотки от двух фаз. То есть фазовые пояса перекрываются.

Рисунок 5.6 Перекрытие фазовых лент

Ключом к популярности асинхронного двигателя переменного тока является его простота, о чем свидетельствует простой ротор (рисунок ниже). Ротор состоит из вала, стального пластинчатого ротора и встроенной медной или алюминиевой беличьей клетки , показанной на (b), снятой с ротора. По сравнению с якорем двигателя постоянного тока, здесь нет коммутатора. Это устраняет щетки, искрение, искрение, графитовую пыль, регулировку и замену щеток, а также повторную обработку коллектора.

Рисунок 5.7 Многослойный ротор с (а) встроенной беличьей клеткой, (б) токопроводящей клеткой, удаленной с ротора

Проводники в короткозамкнутой клетке могут быть перекошены, перекручены относительно вала. Несоосность пазов статора снижает пульсации крутящего момента. Сердечники ротора и статора состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрыты изолирующим оксидом или лаком для минимизации потерь на вихревые токи. Сплав, используемый в пластинах, выбран из соображений низких гистерезисных потерь.

Теория работы асинхронных двигателей

Краткое объяснение работы заключается в том, что статор создает вращающееся магнитное поле, которое волочит ротор. Теория работы асинхронных двигателей основана на вращающемся магнитном поле. Один из способов создания вращающегося магнитного поля — вращение постоянного магнита. Если движущиеся магнитные линии потока разрезают проводящий диск, он будет следовать за движением магнита. Линии магнитного потока, разрезающие проводник, будут индуцировать напряжение и, как следствие, ток в проводящем диске.Этот поток тока создает электромагнит, полярность которого противодействует движению постоянного магнита — Закон Ленца . Полярность электромагнита такова, что он притягивается к постоянному магниту. Диск следует с немного меньшей скоростью, чем постоянный магнит.

Рисунок 5.8 Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске

Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске

Крутящий момент, развиваемый диском, пропорционален количеству линий магнитного потока, разрезающих диск, и скорости, с которой он разрезает диск.Если бы диск вращался с той же скоростью, что и постоянный магнит, не было бы ни потока, разрезающего диск, ни индуцированного тока, ни поля электромагнита, ни крутящего момента. Таким образом, скорость диска всегда будет ниже скорости вращающегося постоянного магнита, так что линии потока, разрезающие диск, индуцируют ток, создают электромагнитное поле в диске, которое следует за постоянным магнитом. Если к диску приложена нагрузка, замедляющая его, будет развиваться больший крутящий момент, поскольку больше линий магнитного потока разрезают диск. Крутящий момент пропорционален скольжению , степени, в которой диск отстает от вращающегося магнита.Большее скольжение соответствует большему потоку, разрезающему проводящий диск, развивающему больший крутящий момент. Аналоговый автомобильный вихретоковый спидометр основан на принципе, показанном выше. Когда диск удерживается пружиной, отклонение диска и иглы пропорционально скорости вращения магнита. Вращающееся магнитное поле создается двумя катушками, расположенными под прямым углом друг к другу, которые управляются токами, которые не совпадают по фазе на 90 °. Это не должно вызывать удивления, если вы знакомы с диаграммами Лиссажу на осциллографах.

Рисунок 5.9 В противофазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу

Смещенные по фазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу. На приведенном выше рисунке круговая диаграмма Лиссажу создается при подаче горизонтального и вертикального входных сигналов осциллографа с отклонением фазы синусоидальных волн на 90 °. Начиная с (a) с максимальным отклонением «X» и минимальным «Y», след перемещается вверх и влево в направлении (b). Между (a) и (b) две формы волны равны 0.707 Впик при 45 °. Эта точка (0,707, 0,707) попадает на радиус круга между (a) и (b). Трасса перемещается в (b) с минимальным отклонением «X» и максимальным «Y». При максимальном отрицательном отклонении «X» и минимальном отклонении «Y» след переместится в (c). Затем с минимальным «X» и максимальным отрицательным «Y» он переходит в (d), а затем обратно в (a), завершая один цикл.

Рисунок 5.10 Окружность синуса по оси X и косинуса по оси Y

На рисунке показаны две синусоидальные волны с фазовым сдвигом на 90 °, приложенные к отклоняющим пластинам осциллографа, расположенным под прямым углом в пространстве.Комбинация фазированных синусоидальных волн на 90 ° и отклонения под прямым углом дает двумерный узор — круг. Этот круг очерчен электронным лучом, вращающимся против часовой стрелки.

Полная скорость двигателя и скорость синхронного двигателя

Скорость вращения вращающегося магнитного поля статора связана с количеством пар полюсов на фазу статора. На приведенном ниже рисунке «полная скорость» всего шесть полюсов или три пары полюсов и три фазы. Однако на каждую фазу приходится только одна пара полюсов.Магнитное поле будет вращаться один раз за цикл синусоидальной волны. В случае мощности 60 Гц поле вращается со скоростью 60 раз в секунду или 3600 оборотов в минуту (об / мин). При мощности 50 Гц он вращается со скоростью 50 оборотов в секунду или 3000 об / мин. 3600 и 3000 об / мин — это синхронная скорость двигателя. Хотя ротор асинхронного двигателя никогда не достигает этой скорости, это определенно верхний предел. Если мы удвоим количество полюсов двигателя, синхронная скорость сократится вдвое, потому что магнитное поле вращается в пространстве на 180 ° на 360 ° электрической синусоидальной волны.

Рисунок 5.11 Удвоение полюсов статора уменьшает синхронную скорость вдвое

Синхронная скорость определяется по формуле:

[латекс] N_s = \ frac {120 \ cdot f} {P} [/ латекс]

Где:

Н с = Скорость магнитного поля (об / мин)

f = частота подаваемой мощности (Гц)

P = общее количество полюсов на фазу, кратное 2

На приведенном выше рисунке «половинная скорость» четыре полюса на фазу (3 фазы).Синхронная скорость для мощности 50 Гц: S = 120 · 50/4 = 1500 об / мин

Краткое объяснение асинхронного двигателя состоит в том, что вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, увлекает за собой ротор. Более длинное и более правильное объяснение состоит в том, что магнитное поле статора индуцирует переменный ток в проводниках короткозамкнутого ротора, которые составляют трансформатор. вторичный. Этот индуцированный ток ротора, в свою очередь, создает магнитное поле. Магнитное поле вращающегося статора взаимодействует с этим полем ротора.Поле ротора пытается выровняться с полем вращающегося статора. Результат — вращение ротора с короткозамкнутым ротором. Если бы не было механической нагрузки крутящего момента двигателя, подшипников, сопротивления ветра или других потерь, ротор вращался бы с синхронной скоростью. Однако проскальзывание между ротором и полем статора синхронной скорости развивает крутящий момент. Именно магнитный поток, разрезающий проводники ротора при его проскальзывании, создает крутящий момент. Таким образом, нагруженный двигатель будет скользить пропорционально механической нагрузке.Если бы ротор работал с синхронной скоростью, не было бы потока статора, разрезающего ротор, не было бы тока, индуцированного в роторе, не было бы крутящего момента.

Крутящий момент в асинхронных двигателях

Когда питание подается на двигатель впервые, ротор находится в состоянии покоя, а магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью N s . Поле статора режет ротор с синхронной скоростью N s . Ток, индуцированный в закороченных витках ротора, является максимальным, как и частота тока, частота сети.По мере увеличения скорости ротора скорость, с которой магнитный поток статора сокращает ротор, представляет собой разницу между синхронной скоростью N с и фактической скоростью N ротора, или (N с — N). Отношение фактического потока, разрезающего ротор, к синхронной скорости определяется как скольжение :

[латекс] s = \ frac {(N_s — N)} {N_s} [/ латекс]

Где:

Н с = синхронная скорость

N = частота вращения ротора

Частота тока, наведенного в проводники ротора, равна только частоте сети при пуске двигателя и уменьшается по мере приближения ротора к синхронной скорости. Частота ротора определяется по:

[латекс] f_r = s \ cdot f [/ латекс]

Где:

с = скольжение,

f = частота сети статора

Скольжение при 100% крутящем моменте обычно составляет 5% или меньше в асинхронных двигателях. Таким образом, для частоты сети f = 50 Гц частота наведенного тока в роторе:

f r = S (f)
= 0,05 (50 Гц)
= 2,5 Гц.

Почему он такой низкий? Магнитное поле статора вращается с частотой 50 Гц.Скорость вращения ротора на 5% меньше. Вращающееся магнитное поле режет ротор только с частотой 2,5 Гц. 2,5 Гц — это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора. Если ротор вращается немного быстрее при синхронной скорости, никакой поток не будет резать ротор вообще, f r = 0.

Рисунок 5.12 Зависимость крутящего момента и скорости от% скольжения.

На приведенном выше графике показано, что пусковой крутящий момент, известный как крутящий момент заблокированного ротора (T LR ), превышает 100% крутящего момента при полной нагрузке (T FL ), безопасного продолжительного крутящего момента.Крутящий момент заблокированного ротора составляет около 175% от T FL для приведенного выше примера двигателя. Пусковой ток, известный как , ток заторможенного ротора (I LR ) составляет 500% от тока полной нагрузки (I FL ), безопасного рабочего тока. Ток большой, потому что это аналог закороченной вторичной обмотки трансформатора. Когда ротор начинает вращаться, крутящий момент может немного уменьшиться для определенных классов двигателей до значения, известного как тяговый момент . Это самое низкое значение крутящего момента, с которым когда-либо сталкивался пусковой двигатель.Когда ротор набирает 80% синхронной скорости, крутящий момент увеличивается со 175% до 300% крутящего момента полной нагрузки. Этот крутящий момент пробоя (T BD ) происходит из-за большего, чем обычно, 20% скольжения. Сила тока в этот момент уменьшилась лишь незначительно, но после этого будет быстро уменьшаться. Когда ротор ускоряется с точностью до нескольких процентов от синхронной скорости, как крутящий момент, так и ток значительно уменьшаются. При нормальной работе скольжение будет составлять всего несколько процентов. Для работающего двигателя любой участок кривой крутящего момента ниже 100% номинального крутящего момента является нормальным.Нагрузка двигателя определяет рабочую точку на кривой крутящего момента. В то время как крутящий момент и ток двигателя могут превышать 100% в течение нескольких секунд во время запуска, продолжительная работа выше 100% может привести к повреждению двигателя. Любая крутящая нагрузка двигателя, превышающая крутящий момент пробоя, приведет к остановке двигателя. Крутящий момент, скольжение и ток будут приближаться к нулю в условиях нагрузки «без механического крутящего момента». Это состояние аналогично разомкнутому вторичному трансформатору. Существует несколько основных конструкций асинхронных двигателей, которые значительно отличаются от кривой крутящего момента, приведенной выше.Различные конструкции оптимизированы для запуска и работы с различными типами нагрузок. Крутящий момент заблокированного ротора (T LR ) для двигателей различных конструкций и размеров находится в диапазоне от 60% до 350% крутящего момента при полной нагрузке (T FL ). Пусковой ток или ток заторможенного ротора (I LR ) может находиться в диапазоне от 500% до 1400% от тока полной нагрузки (I FL ). Этот потребляемый ток может вызвать проблемы с запуском больших асинхронных двигателей.

Классы двигателей NEMA и IEC

Различные стандартные классы (или конструкции) двигателей, соответствующие кривым крутящего момента (рисунок ниже), были разработаны для лучшего управления нагрузками различных типов.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определила классы двигателей A, B, C и D для удовлетворения этих требований к приводам. Аналогичные классы N и H Международной электротехнической комиссии (IEC) соответствуют конструкциям NEMA B и C соответственно.

Рисунок 5.13 Характеристики для проектов NEMA

Характеристики для проектов NEMA

Все двигатели, за исключением класса D, работают со скольжением 5% или менее при полной нагрузке.

  • Класс B (IEC Class N) Двигатели используются по умолчанию в большинстве приложений.При пусковом моменте LRT = от 150% до 170% от FLT он может запускать большинство нагрузок без чрезмерного пускового тока (LRT). КПД и коэффициент мощности высокие. Обычно он приводит в действие насосы, вентиляторы и станки.
  • Класс A Пусковой момент такой же, как у класса B. Пусковой момент и пусковой ток (LRT) выше. Этот двигатель справляется с кратковременными перегрузками, которые встречаются в машинах для литья под давлением.
  • Класс C (IEC Class H) имеет более высокий пусковой крутящий момент, чем классы A и B при LRT = 200% от FLT.Этот двигатель применяется для тяжелых пусковых нагрузок, которые необходимо приводить в действие с постоянной скоростью, таких как конвейеры, дробилки, поршневые насосы и компрессоры.
  • Двигатели класса D имеют самый высокий пусковой момент (LRT) в сочетании с низким пусковым током из-за высокого скольжения (от 5% до 13% при FLT). Высокое скольжение приводит к более низкой скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с переменной скоростью, например с маховиком для аккумулирования энергии. Применения включают пробивные прессы, ножницы и подъемники.
  • Класс E Двигатели — это более эффективная версия класса B.
  • Двигатели класса F имеют гораздо более низкие LRC, LRT и крутящий момент, чем у класса B. Они управляют постоянными, легко запускаемыми нагрузками.

Коэффициент мощности асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели имеют отстающий (индуктивный) коэффициент мощности от линии электропередачи. Коэффициент мощности больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателей может достигать 90% для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%.Коэффициент мощности малых тихоходных двигателей может составлять всего 50%. При запуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, увеличиваясь по мере достижения ротором скорости. Коэффициент мощности (PF) значительно зависит от механической нагрузки двигателя (рисунок ниже). Ненагруженный двигатель аналогичен трансформатору без резистивной нагрузки на вторичной обмотке. Небольшое сопротивление отражается от вторичной обмотки (ротора) к первичной обмотке (статору). Таким образом, в линии электропередачи присутствует реактивная нагрузка до 10% коэффициента мощности. Когда ротор нагружен, возрастающая резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности.

Рисунок 5.14 Коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя

КПД асинхронного двигателя

Большие трехфазные двигатели более эффективны, чем трехфазные двигатели меньшего размера, и почти все однофазные двигатели. КПД большого асинхронного двигателя может достигать 95% при полной нагрузке, хотя чаще встречается 90%. Эффективность малонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкая, потому что большая часть тока связана с поддержанием намагничивающего потока. Когда нагрузка крутящего момента увеличивается, больше тока потребляется для создания крутящего момента, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается фиксированным.Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT. Эффективность снижается на несколько процентов при FLT 50% и снижается еще на несколько процентов при FLT 25%. Эффективность становится низкой только ниже 25% FLT. Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше. Индукционные двигатели обычно имеют завышенные размеры, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может быть запущена и приведена в действие при любых условиях эксплуатации. Если многофазный двигатель нагружен менее 75% номинального крутящего момента, когда КПД достигает пика, КПД страдает лишь незначительно до 25% FLT.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА в конце 1970-х предложил корректор коэффициента мощности (PFC) в качестве энергосберегающего устройства для однофазных асинхронных двигателей. Он основан на предположении, что асинхронный двигатель с неполной нагрузкой менее эффективен и имеет более низкий коэффициент мощности, чем двигатель с полной нагрузкой. Таким образом, можно сэкономить энергию в частично загруженных двигателях, в частности, в двигателях 1-φ. Энергия, потребляемая для поддержания магнитного поля статора, относительно фиксирована по отношению к изменениям нагрузки.Хотя в полностью загруженном двигателе экономить нечего, напряжение на частично загруженном двигателе может быть уменьшено, чтобы уменьшить энергию, необходимую для поддержания магнитного поля. Это повысит коэффициент мощности и эффективность. Это была хорошая концепция для заведомо неэффективных однофазных двигателей, для которых она предназначалась. Эта концепция не очень применима к большим трехфазным двигателям. Из-за их высокого КПД (90% +) экономия энергии невелика. Более того, двигатель с КПД 95% по-прежнему имеет КПД 94% при 50% крутящем моменте при полной нагрузке (FLT) и 90% КПД при 25% FLT.Потенциальная экономия энергии при переходе от 100% FLT к 25% FLT составляет разницу в эффективности 95% — 90% = 5%. Это не 5% мощности при полной нагрузке, а 5% мощности при пониженной нагрузке. Корректор коэффициента мощности Nola может быть применим к 3-фазному двигателю, который большую часть времени простаивает (ниже 25% FLT), например к пробивному прессу. Срок окупаемости дорогостоящего электронного контроллера был оценен как непривлекательный для большинства приложений. Тем не менее, он может быть экономичным в составе электронного пускателя двигателя или регулятора скорости.Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если это привод

.

Асинхронные двигатели в качестве генераторов переменного тока

Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если он приводится в действие крутящим моментом, превышающим 100% синхронной скорости (рисунок ниже). Это соответствует нескольким% «отрицательного» скольжения, скажем, -1%. Это означает, что, поскольку мы вращаем двигатель быстрее, чем синхронная скорость, ротор продвигается на 1% быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора. Обычно он отстает в двигателе на 1%.Поскольку ротор разрезает магнитное поле статора в противоположном направлении (впереди), ротор индуцирует напряжение в статоре, возвращая электрическую энергию обратно в линию электропередачи.

Рисунок 5.15 Отрицательный крутящий момент превращает асинхронный двигатель в генератор

Такой индукционный генератор должен возбуждаться «живым» источником мощностью 50 или 60 Гц. В случае сбоя в электроснабжении энергокомпании выработка электроэнергии невозможна. Этот тип генератора не подходит в качестве резервного источника питания.Преимущество ветряного генератора вспомогательной энергии состоит в том, что он не требует автоматического выключателя отключения питания для защиты ремонтных бригад. Это безотказно.

Небольшие удаленные (от электросети) установки могут быть выполнены с самовозбуждением путем размещения конденсаторов параллельно фазам статора. Если снять нагрузку, остаточный магнетизм может вызвать небольшой ток. Этот ток может протекать через конденсаторы без рассеивания мощности. Когда генератор достигает полной скорости, ток увеличивается, чтобы подать ток намагничивания на статор.В этот момент может быть приложена нагрузка. Слабое регулирование напряжения. Асинхронный двигатель может быть преобразован в генератор с самовозбуждением путем добавления конденсаторов.

Процедура запуска заключается в доведении ветряной турбины до скорости в моторном режиме путем подачи на статор нормального напряжения линии электропередачи. Любая вызванная ветром скорость турбины, превышающая синхронную, будет развивать отрицательный крутящий момент, возвращая мощность в линию электропередачи, изменяя нормальное направление электрического счетчика киловатт-часов.В то время как асинхронный двигатель представляет отстающий коэффициент мощности для линии электропередачи, асинхронный генератор переменного тока представляет собой ведущий коэффициент мощности. Индукционные генераторы не используются широко на обычных электростанциях. Скорость привода паровой турбины является постоянной и регулируемой в соответствии с требованиями синхронных генераторов переменного тока. Синхронные генераторы также более эффективны.

Скорость ветряной турбины трудно контролировать, и скорость ветра может изменяться порывами. Асинхронный генератор лучше справляется с этими колебаниями из-за собственного проскальзывания.Это меньше нагружает зубчатую передачу и механические компоненты, чем синхронный генератор. Однако это допустимое изменение скорости составляет всего около 1%. Таким образом, индукционный генератор, подключенный к прямой линии, считается ветряной турбиной с фиксированной скоростью (см. Асинхронный генератор с двойным питанием для истинного генератора переменного тока с регулируемой скоростью). Несколько генераторов или несколько обмоток на общем валу можно переключать, чтобы обеспечить высокую и низкую скорость, чтобы приспособиться к переменным ветровым условиям.

Асинхронные двигатели с несколькими полями

Асинхронные двигатели

могут содержать несколько обмоток возбуждения, например, 4-полюсную и 8-полюсную обмотки, соответствующие синхронным скоростям вращения 1800 и 900 об / мин.Подать питание на то или иное поле менее сложно, чем на повторное подключение катушек статора.

Рисунок 5.16 Несколько полей позволяют изменять скорость

Если поле сегментировано с выведенными выводами, оно может быть изменено (или переключено) с 4-полюсного на 2-полюсное, как показано выше для 2-фазного двигателя. Сегменты 22,5 ° переключаются на сегменты 45 °. Для ясности выше показана только проводка для одной фазы. Таким образом, наш асинхронный двигатель может работать на нескольких скоростях. При переключении вышеуказанного двигателя 60 Гц с 4 полюсов на 2 полюса синхронная скорость увеличивается с 1800 до 3600 об / мин.

Q: Если двигатель приводится в действие с частотой 50 Гц, каковы будут соответствующие 4-полюсные и 2-полюсные синхронные скорости?

А:

[латекс] N_s = \ frac {120f} {P} [/ latex] [latex] N_s = \ frac {120 * 50Hz} {4} [/ latex] [latex] = 1500 об / мин (4-полюсный) [ / латекс]

[латекс] N_s = \ frac {120f} {P} [/ latex] [latex] N_s = \ frac {120 * 50Hz} {2} [/ latex] [latex] = 3000 об / мин (2-полюсный) [ / латекс]

Двигатели асинхронные с переменным напряжением

Скорость малых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для таких применений, как приводные вентиляторы, может быть изменена путем снижения сетевого напряжения.Это снижает крутящий момент, доступный нагрузке, что снижает скорость (см. Рисунок ниже).

Рисунок 5.17 Регулирование переменного напряжения, скорость асинхронного двигателя

Электронное регулирование скорости в асинхронных двигателях

Современная полупроводниковая электроника расширяет возможности управления скоростью. Изменяя сетевую частоту 50 или 60 Гц на более высокие или более низкие значения, можно изменить синхронную скорость двигателя. Однако уменьшение частоты тока, подаваемого на двигатель, также снижает реактивное сопротивление X L , что увеличивает ток статора.Это может привести к насыщению магнитной цепи статора с катастрофическими последствиями. На практике напряжение на двигателе необходимо уменьшать при уменьшении частоты.

Рисунок 5.18 Электронный частотно-регулируемый привод

И наоборот, частота привода может быть увеличена для увеличения синхронной скорости двигателя. Однако необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть увеличивающееся реактивное сопротивление, чтобы поддерживать ток на уровне нормального значения и поддерживать крутящий момент. Инвертор приближает синусоидальные волны к двигателю с помощью выходов с широтно-импульсной модуляцией.Это прерывистый сигнал, который может быть включен или выключен, высокий или низкий, процент времени включения соответствует мгновенному напряжению синусоидальной волны.

Когда электроника применяется для управления асинхронным двигателем, становится доступно множество методов управления, от простых до сложных:

  • Скалярное управление: Недорогой метод, описанный выше, для управления только напряжением и частотой без обратной связи.
  • Векторное управление: Также известно как векторное управление фазой.Компоненты тока статора, создающие магнитный поток и крутящий момент, измеряются или оцениваются в реальном времени для улучшения кривой крутящего момента двигателя. Это требует больших вычислений.
  • Прямое управление крутящим моментом: Продуманная адаптивная модель двигателя обеспечивает более прямое управление потоком и крутящим моментом без обратной связи. Этот метод быстро реагирует на изменения нагрузки.

  • Многофазный асинхронный двигатель состоит из многофазной обмотки, встроенной в многослойный статор, и проводящей короткозамкнутой клетки, встроенной в многослойный ротор.
  • Трехфазные токи, протекающие внутри статора, создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток и, следовательно, магнитное поле в роторе. Крутящий момент ротора развивается, когда ротор немного проскальзывает за вращающимся полем статора.
  • В отличие от однофазных двигателей, многофазные асинхронные двигатели самозапускаются.
  • Пускатели двигателей минимизируют нагрузку на линию питания, обеспечивая при этом больший пусковой крутящий момент, чем требуется во время работы.Пускатели для понижения тока сети требуются только для больших двигателей.
  • Трехфазные двигатели при запуске будут работать от однофазных.
  • Статический преобразователь фазы — это трехфазный двигатель, работающий на одной фазе без нагрузки на вал, генерирующий трехфазный выходной сигнал.
  • Несколько обмоток возбуждения можно перемонтировать для работы с несколькими дискретными скоростями двигателя, изменив количество полюсов.

Трехфазный двигатель может работать от однофазного источника питания.Однако он не запускается самостоятельно. Его можно запустить вручную в любом направлении, набрав скорость за несколько секунд. Он будет развивать только 2/3 номинальной мощности 3-φ, потому что одна обмотка не используется.

Рисунок 5.19 Двигатель 3-фазн. Питается от мощности 1-фазн., Но не запускается

Одинарная катушка однофазного двигателя

Одинарная катушка однофазного асинхронного двигателя создает не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее поле, достигающее максимальной напряженности при электрическом напряжении 0 ° и 180 °.

Рисунок 5.20 Однофазный статор создает невращающееся пульсирующее магнитное поле

Другая точка зрения состоит в том, что одиночная катушка, возбуждаемая однофазным током, создает два вектора магнитного поля, вращающихся в противоположных направлениях, совпадающих дважды за оборот при 0 ° (рисунок выше-a) и 180 ° (рисунок e). Когда векторы поворачиваются на 90 ° и -90 °, они отменяются на рисунке c. При 45 ° и -45 ° (рисунок b) они частично складываются по оси + x и сокращаются по оси y. Аналогичная ситуация существует на рисунке d.Сумма этих двух векторов — это вектор, стационарный в пространстве, но чередующийся во времени. Таким образом, пусковой крутящий момент не создается.

Однако, если ротор вращается вперед со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость, он будет развивать максимальный крутящий момент при 10% скольжении относительно вектора прямого вращения. Меньший крутящий момент будет развиваться выше или ниже 10% скольжения. Ротор будет испытывать скольжение на 200-10% относительно вектора магнитного поля, вращающегося в противоположных направлениях. Небольшой крутящий момент (см. Кривую зависимости крутящего момента от скольжения), за исключением двукратной пульсации частоты, создается вектором, вращающимся в противоположных направлениях.Таким образом, однофазная катушка будет развивать крутящий момент после запуска ротора. Если ротор запускается в обратном направлении, он будет развивать такой же большой крутящий момент, поскольку он приближается к скорости вращающегося в обратном направлении вектора.

Однофазные асинхронные двигатели имеют медную или алюминиевую короткозамкнутую клетку, встроенную в цилиндр из стальных пластин, типичных для многофазных асинхронных двигателей.

Двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Одним из способов решения проблемы с однофазным двигателем является создание двухфазного двигателя, получающего двухфазное питание от однофазного.Для этого требуется двигатель с двумя обмотками, разнесенными друг от друга на 90 ° , электрический, питаемый двумя фазами тока, смещенными во времени на 90 ° . Это называется конденсаторным двигателем с постоянным разделением.

Рисунок 5.21 Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Этот тип двигателя подвержен повышенной величине тока и сдвигу во времени назад, когда двигатель набирает скорость, с пульсациями крутящего момента на полной скорости. Решение состоит в том, чтобы конденсатор (импеданс) оставался небольшим, чтобы минимизировать потери.Потери меньше, чем у двигателя с экранированными полюсами. Эта конфигурация двигателя хорошо работает до 1/4 лошадиных сил (200 Вт), хотя обычно применяется к двигателям меньшего размера. Направление двигателя легко изменить, включив конденсатор последовательно с другой обмоткой. Этот тип двигателя может быть адаптирован для использования в качестве серводвигателя, описанного в другом месте этой главы.

Рисунок 5.22 Однофазный асинхронный двигатель со встроенными катушками статора

Однофазные асинхронные двигатели могут иметь катушки, встроенные в статор для двигателей большего размера.Тем не менее, меньшие размеры требуют меньшего количества сложностей для создания концентрированных обмоток с выступающими полюсами.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

На рисунке ниже конденсатор большего размера может использоваться для запуска однофазного асинхронного двигателя через вспомогательную обмотку, если он отключается центробежным переключателем, когда двигатель набирает скорость. Кроме того, во вспомогательной обмотке может быть намного больше витков из более тяжелого провода, чем в двигателе с разделенной фазой сопротивления, чтобы уменьшить чрезмерное повышение температуры.В результате для таких тяжелых нагрузок, как компрессоры кондиционеров, доступен больший пусковой крутящий момент. Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в многомощных (несколько киловаттных) размерах.

Рисунок 5.23 Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Вариант двигателя с конденсаторным пуском (рисунок ниже) заключается в запуске двигателя с относительно большим конденсатором для высокого пускового момента, но после запуска оставляют конденсатор меньшей емкости на месте для улучшения рабочих характеристик, не потребляя при этом чрезмерного тока.Дополнительная сложность конденсаторного двигателя оправдана для двигателей большего размера.

Рисунок 5.24 Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Пусковой конденсатор двигателя может быть неполярным электролитическим конденсатором с двойным анодом, который может представлять собой два последовательно соединенных поляризованных электролитических конденсатора + к + (или — к -). Такие электролитические конденсаторы переменного тока имеют такие высокие потери, что их можно использовать только в прерывистом режиме (1 секунда во включенном состоянии, 60 секунд в выключенном состоянии), например, при запуске двигателя. Конденсатор для работы двигателя должен иметь не электролитическую конструкцию, а полимерный конденсатор с меньшими потерями.

Асинхронный двигатель с двухфазным электродвигателем с сопротивлением

Если во вспомогательной обмотке гораздо меньше витков, меньший провод размещен под углом 90 ° к главной обмотке, он может запустить однофазный асинхронный двигатель. При более низкой индуктивности и более высоком сопротивлении ток будет испытывать меньший фазовый сдвиг, чем основная обмотка. Может быть получено около 30 ° разности фаз. Эта катушка создает умеренный пусковой крутящий момент, который отключается центробежным переключателем на 3/4 синхронной скорости.Эта простая (без конденсатора) конструкция хорошо подходит для двигателей мощностью до 1/3 лошадиных сил (250 Вт), управляющих легко запускаемыми нагрузками.

Рисунок 5.25 Сопротивление асинхронного двигателя с расщепленной фазой

Этот двигатель имеет больший пусковой крутящий момент, чем двигатель с экранированными полюсами (следующий раздел), но не такой большой, как двухфазный двигатель, построенный из тех же частей. Плотность тока во вспомогательной обмотке во время пуска настолько высока, что последующий быстрый рост температуры исключает частый перезапуск или медленные пусковые нагрузки.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности для повышения эффективности асинхронных двигателей переменного тока в середине 1970-х годов. Он основан на предположении, что асинхронные двигатели неэффективны при нагрузке ниже полной. Эта неэффективность коррелирует с низким коэффициентом мощности. Коэффициент мощности меньше единицы возникает из-за тока намагничивания, необходимого для статора. Этот фиксированный ток составляет большую долю от общего тока двигателя при уменьшении нагрузки двигателя.При небольшой нагрузке полный ток намагничивания не требуется. Его можно уменьшить, уменьшив подаваемое напряжение, улучшив коэффициент мощности и КПД. Корректор коэффициента мощности определяет коэффициент мощности и снижает напряжение двигателя, тем самым восстанавливая более высокий коэффициент мощности и уменьшая потери.

Поскольку однофазные двигатели примерно в 2–4 раза менее эффективны, чем трехфазные двигатели, существует потенциальная экономия энергии для двигателей 1-φ. Для полностью нагруженного двигателя нет экономии, поскольку требуется весь ток намагничивания статора.Напряжение не может быть уменьшено. Но есть потенциальная экономия от менее чем полностью загруженного двигателя. Двигатель с номинальным напряжением 117 В переменного тока рассчитан на работу при напряжении от 127 В переменного тока до 104 В переменного тока. Это означает, что он не полностью загружен при работе при напряжении более 104 В переменного тока, например, при работе холодильника на 117 В переменного тока. Контроллер коэффициента мощности может безопасно снизить сетевое напряжение до 104–110 В переменного тока. Чем выше начальное напряжение в сети, тем больше потенциальная экономия. Конечно, если энергокомпания подаст напряжение ближе к 110 В переменного тока, двигатель будет работать более эффективно без каких-либо дополнительных устройств.

Любой практически неработающий однофазный асинхронный двигатель с 25% FLC или менее является кандидатом на использование PFC. Однако он должен работать большое количество часов в год. И чем больше времени он простаивает, как в пилораме, штамповочном прессе или конвейере, тем выше вероятность оплаты контроллера через несколько лет эксплуатации. За него должно быть втрое легче платить по сравнению с более эффективным 3-φ-двигателем. Стоимость PFC не может быть возмещена для двигателя, работающего всего несколько часов в день.

Резюме: Однофазные асинхронные двигатели

  • Однофазные асинхронные двигатели не могут запускаться самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 ° . После запуска вспомогательная обмотка необязательна.
  • Вспомогательная обмотка постоянного разделенного конденсаторного двигателя имеет конденсатор, включенный последовательно с ней во время пуска и работы.
  • Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском имеет только конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой во время запуска.
  • Конденсаторный двигатель обычно имеет большой неполяризованный электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой для запуска, а затем меньший неэлектролитический конденсатор во время работы.
  • Вспомогательная обмотка электродвигателя с разделенным фазным сопротивлением развивает разность фаз по сравнению с основной обмоткой во время пуска из-за разницы в сопротивлении.

Выбор между частотно-регулируемым приводом и устройством плавного пуска

Электродвигатели находят множество применений в жилых, коммерческих и промышленных зданиях.Однако двигатели должны иметь соответствующие средства управления и защиты для обеспечения длительного срока службы и правильной работы. Когда двигатели запускаются при полном напряжении, высокий пусковой ток и пусковой момент могут сократить их срок службы. Для защиты двигателей от этого используются несколько методов пуска, включая устройства плавного пуска и частотно-регулируемые приводы (VFD).

Пускатели защищают не только двигатели, но и другие электрические устройства и механические компоненты:

  • Нагрузки двигателя не подвергаются внезапному пусковому крутящему моменту.
  • Другие электрические устройства не подвержены падению напряжения из-за пускового тока.

Сравнивая устройство плавного пуска и частотно-регулируемый привод, нельзя сказать, что одно устройство лучше другого. Устройство плавного пуска предназначено исключительно для запуска двигателей при пониженном напряжении, в то время как частотно-регулируемый привод также может управлять скоростью работающего двигателя. При заданной мощности двигателя ЧРП дороже из-за дополнительных функций. Использование частотно-регулируемого привода для двигателя, не требующего регулирования скорости, — пустая трата средств.


Повысьте безопасность и сэкономьте энергию в вашем здании с помощью профессионального электрического проектирования.


В этой статье сравниваются устройства плавного пуска и частотно-регулируемые приводы с указанием некоторых подходящих приложений для каждого устройства. Оба устройства используют силовую электронику, но их внутренние компоненты разные.

Когда использовать устройство плавного пуска?

В устройстве плавного пуска используется набор из шести тиристоров или кремниевых выпрямителей (SCR) для уменьшения пускового тока и крутящего момента трехфазного двигателя.Тиристор можно описать как электронный «клапан», который пропускает ток только в одном направлении и только при подаче управляющего сигнала. Шесть тиристоров необходимы для трехфазного питания, поскольку есть три напряжения переменного тока, которые переключают полярность с частотой 60 Гц — для каждой фазы требуется два тиристора, каждый для разной полярности.

Когда в электродвигателе используется устройство плавного пуска, шесть тиристоров используются как клапаны, ограничивающие трехфазное напряжение. Вместо того, чтобы сразу подавать номинальное напряжение, устройство плавного пуска отсекает часть формы волны напряжения, что ограничивает как пусковой ток, так и пусковой момент.

Цепь SCR, используемая устройством плавного пуска, может ограничивать напряжение, но частота остается на уровне 60 Гц. Поскольку скорость работающего двигателя зависит от частоты, устройство плавного пуска не может снизить частоту вращения. Однако это не проблема в приложениях, где двигатель всегда работает на полной скорости.

Устройства плавного пуска

полезны, когда двигатели работают с большими нагрузками, которым для начала вращения требуется большой ток и крутящий момент. Эти нагрузки включают промышленное оборудование, вентиляторы пылесборников и насосные системы с постоянным потоком.

Когда использовать частотно-регулируемый привод?

Как упоминалось выше, частотно-регулируемый привод может управлять как напряжением, так и частотой, подаваемыми на электродвигатель. Это означает, что частотно-регулируемый привод можно использовать в качестве стартера, но он также может снизить скорость в приложениях, где изменяется рабочая нагрузка двигателя. Регулирование напряжения и частоты возможно благодаря трехступенчатому процессу:

  • Источник переменного напряжения преобразуется в постоянное с помощью выпрямителя.
  • Затем сигнал постоянного тока фильтруется для улучшения качества электроэнергии.
  • Наконец, инвертор преобразует постоянный ток обратно в переменный с требуемым напряжением и частотой.

Поскольку частотно-регулируемый привод регулирует как напряжение, так и частоту, он также может регулировать соотношение В / Гц, которое определяет крутящий момент. Снижение напряжения работающего двигателя обычно вызывает более высокий ток и перегрев, что отрицательно сказывается на производительности и сроке службы. Однако, когда напряжение и частота уменьшаются, электродвигатель может замедляться без негативных последствий.

ЧРП

полезны, когда двигатели имеют переменную рабочую нагрузку, а экономия энергии более 20% обычна при снижении скорости. Например, частотно-регулируемый привод может замедлить работу насосной системы здания при низком потреблении воды или снизить интенсивность вентиляции при низкой загруженности. В обоих случаях есть прекрасная возможность сэкономить электроэнергию.

Заключение

Когда двигатели запускаются при полном напряжении, высокий пусковой ток и пусковой момент могут повредить их и другие компоненты. И устройства плавного пуска, и частотно-регулируемые приводы снижают пусковой ток за счет ограничения напряжения, но между этими устройствами также есть важные различия.

Инженеры-электрики

рекомендуют устройства плавного пуска, когда двигателям нужна только система пуска, и частотно-регулируемые приводы, когда двигателям также требуется регулирование скорости во время работы. Устройство плавного пуска не может экономить энергию за счет замедления двигателя с переменной нагрузкой, а частотно-регулируемый привод тратит впустую свою способность регулирования скорости, когда используется только в качестве пускателя.

Выберите правильную стратегию пуска для больших двигателей

Благодаря легкому доступу к электричеству, электродвигатели теперь могут использоваться 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 большой двигатель запускается, 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 соответствует требованиям 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 методики пуска двигателей подразделяются на фиксированную частоту (50 или 60 Гц) или переменную частоту. Методы с фиксированной частотой состоят из пускателей прямого включения (DOL) и твердотельных пускателей 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 малым пусковым током с точки зрения эксплуатации являются стандартными двигателями прямого впрыска. Они работают с фиксированной скоростью в соответствии с частотой сети. Для двигателей требуются 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, можно снизить пусковой ток с 500 до 300 процентов от тока полной нагрузки двигателя. На рисунке 1a 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 клеткой 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 в удаленных местах на протяженных линиях электропередачи.Двигатели с низким пусковым током проектируются по индивидуальному заказу, имеют более длительное время выполнения заказа 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.

В устройстве плавного пуска используются 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 пуска, 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 данные с паспортной таблички)
  • Однострочная система питания на входе, которая указывает доступную номинальную мощность короткого замыкания
  • Падение напряжения в энергосистеме (технические характеристики)

Обычно устройства плавного пуска — насосы, компрессоры, вентиляторы и нагнетатели.Устройства плавного пуска часто предотвращают гидравлический удар при запуске и замедление при перекачке воды. Поршневые компрессоры или насосы, а также другие приложения, запускаемые 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

Преобразователи частоты

преобразуют сетевое питание с фиксированной частотой в выход переменного напряжения и переменной частоты. 1 Пусковой ток с частотно-регулируемым приводом 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 начальной 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 пуска, 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. Определение подходящей стартовой стратегии на ранних этапах проекта повлияет на безопасность, начальные капитальные вложения, эксплуатационные расходы и долгосрочную надежность системы.

Список литературы

1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *