Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое асинхронный двигатель способы пуска

Что такое асинхронный двигатель способы пуска

Самый сложный момент в работе привода с асинхронным электродвигателем – это запуск. И чем мощнее привод – тем этот запуск сложнее. Проблемы, наиболее часто возникают из-за двух характерных особенностей асинхронных двигателей: ограниченного пускового момента и пусковых бросков тока цепи статора двигателя.

Причем первая особенность имеет существенное значение для двигателей, вынужденных запускаться в тяжелых условиях. Это может быть, например, приводной двигатель ленточного конвейера. Конвейер, загруженный углем или рудой специально ради пуска никто очищать не будет. Соответственно, двигателю придется «поднапрячься».

Вторая же, особенность характерна абсолютно для всех случаев. Однако, для двигателей небольшой мощности бросок тока не являет собой большой неприятности.

Нередко, запускаемый асинхронный двигатель имеет мощность, сопоставимую с мощностью трансформатора, обеспечивающего питание электрической сети. И при его запуске возможно «проседание» напряжения на обмотках трансформатора, причем до такой степени, что и сам двигатель не сможет запуститься.

Такое положение вполне может возникнуть при запуске приводного агрегатного двигателя, который приводит во вращение, скажем, вал генератора шагающего карьерного экскаватора.

Таким образом, прямое включение в сеть возможно только для ограниченного количества асинхронных приводов. Они должны иметь возможность запускаться на холостом ходу при полном отсутствии нагрузки, либо иметь существенный резерв по мощности, чтобы решить проблему ограниченного пускового момента.

С другой же стороны, асинхронный электродвигатель для прямого включения в сеть должен быть ограничен по мощности пятью процентами от мощности питающего трансформатора, если к последнему подключена и осветительная сеть.

Если освещение питается от другого трансформатора, то прямым включением можно включать асинхронный двигатель, мощность которого составляет 25 процентов от мощности трансформатора.

Таким жестким требованиям по условиям прямого включения соответствуют асинхронные приводы кран-балок, тельферов, маломощных насосов, вентиляторов, дисковых пил, металло- и деревообрабатывающих станков и т. д.

Для остальных приводов приходится решать проблему сложного пуска. Так, для приводов, имеющих возможность пуска при отсутствии нагрузки, можно предусмотреть схему пониженного напряжения. Для этого в статорную цепь двигателя на момент пуска вводятся мощные дроссели, которые не только ограничивают, но и «сглаживают» ток статора.

Пониженное напряжение делает механическую характеристику двигателя более мягкой, но «разогнаться» до скорости, близкой к номинальной, двигатель сможет. Правда, пусковой момент при этом будет еще более ограничен, с чем и связано требование запуска без нагрузки.

После того, как двигатель разгонится до нужной скорости, дроссели можно будет вывести из статорной цепи – двигатель спокойно будет работать на своей естественной характеристике. Такая схема включения эффективна и наиболее типична для уже упоминавшихся двигателей электромашинных преобразовательных агрегатов.

А для привода конвейера, о котором уже тоже шла речь, подобная схема не подойдет никак из-за малого пускового момента. Здесь более полезной будет схема реостатного пуска с введением дополнительных сопротивлений в цепь ротора. При этом механическая характеристика двигателя становится намного более мягкой, броски тока в статорной цепи уменьшаются, а способность двигателя обеспечивать хороший пусковой момент даже увеличивается.

Если предусмотреть ступенчатое выведение сопротивлений цепи ротора, то можно обеспечить еще и плавность пуска, обеспечив более щадящий режим редуктору и трансмиссии. Разумеется, ротор двигателя для работы в такой схеме должен быть фазным и иметь выводы для подключения сопротивлений.

Устройство и схема плавного пуска асинхронного электродвигателя

Плавный пуск асинхронного электродвигателя необходим для продления его срока эксплуатации и минимизации работ, связанных с устранением возможных поломок.

Необходимость плавного запуска

Для того чтобы обеспечить необходимую пусковую мощность, следует увеличить номинальную мощность питающей сети. По этой причине оборудование может значительно подорожать. Причем очевиден и перерасход электроэнергии.

Одним из недостатков асинхронного электродвигателя является большой ток пуска. Он превышает номинальный в 5 — 10 раз. Ток с большими бросками может также возникнуть при торможении двигателя или при его реверсе. Это ведет к нагреву обмоток статора, а также слишком больших электродинамических усилий в частях статора и ротора.

Если вследствие возникшей аварийной ситуации двигатель перегрелся и вышел из строя всегда рассматривается возможность его ремонта. Но после перегрева параметры трансформаторной стали изменяются. Отремонтированный электродвигатель обладает номинальной мощностью на 30% меньшей, чем у него была ранее.

Читать еще:  Давление масла в двигателе шкода суперб

Для того чтобы ток ограничить используют пусковые реакторы, автотрансформаторы, резисторы и устройства плавного пуска двигателей — софт-стартеры.

Прямой запуск

В электросхеме прямого пуска машина непосредственно подключена к сетевому напряжению питания.

На схеме выше показана характеристика пускового тока при прямом старте. При таком подключении повышение температуры в обмотках машины минимальное.

Подключение осуществляется с помощью контактора (пускателя). В схеме применяется реле перегрузки для защиты электродвигателя. Однако такой метод применим, когда нет ограничений по току.

Во время старта машины пусковой момент ограничивают, чтобы сгладить резкий рывок, вследствие которого могут выйти из строя механические части привода и подсоединенные механизмы.

По этой причине производители крупных электродвигателей запрещают их прямой пуск.

Подключение «звезда-треугольник»

Одним из основных способов запуска машины является электросхема «звезда-треугольник». Такой старт возможен, для двигателей, у которых все начала и концы обмоток выведены.

Управление стартом по этой схеме состоит из трех контакторов, реле перегрузки и реле времени, управляющим контакторами.

Первоначально коммутация с сетью происходит по схеме «звезда». Контакторы К1 и К3 замкнуты. Затем, через определенное время, обмотки переключаются автоматически на схему «треугольник». Контакты К3 размыкаются, а контакты К2, наоборот, замыкаются. Реле времени в электросхеме служит для управления их переключением. На нем выставляется время разгона двигателя. При этом пусковые токи существенно снижаются.

Такой способ эффективен, но применяется он не всегда.

Старт через автотрансформатор

Этот способ применяется с использованием в электросхеме автотрансформатора, который соединен с машиной последовательно. Он служит для того, чтобы запуск произошел при пониженном на 50 — 80% от номинального напряжении. Вследствие этого пусковой ток и вращающий пусковой момент уменьшатся. Временной интервал переключения от пониженного напряжения к полному корректируется.

Однако здесь есть и недостаток. В процессе работы машина переключается на сетевое напряжение, что приводит к резкому скачку тока.

Устройства плавного пуска

В условиях плавного старта асинхронной машины с использованием в электросхеме силового блока тиристоров подается ток несинусоидальной формы. Ускорение и торможение происходят за короткий промежуток времени. Многие собирают устройство плавного пуска своими руками. Это намного снижает его цену.

В этой схеме тиристоры подключены в цепи параллельно по встречному принципу. К общему электроду поступает управляющее напряжение. Такое устройство принято называть симистором. В случае трехфазной системы он присутствует в каждом проводе.

Для того чтобы отвести тепло, выделяемое при нагревании полупроводников, применяются радиаторы. Габариты, вес и цена устройств при этом возрастает.

Существует и другой вариант для решения проблемы нагрева. В схему подключают шунтирующий контакт. После старта контакты замыкаются. В этом случае возникает параллельная цепь, сопротивление которой меньше сопротивления полупроводников. А ток, как известно, выбирает путь наименьшего сопротивления. Пока происходит этот процесс, симисторы остывают. Пример такого подключения приведен ниже на рисунке.

Типы устройств плавного старта

Их можно разделить на четыре категории.

  • Регулирующие пусковой момент. Принцип действия их таков, что они осуществляют контроль одной фазы. Но при контроле плавного старта не снижают пусковые токи. Поэтому спектр применения их ограничен.
  • Регулирующие напряжение с отсутствием сигнала обратной связи. Работают они по заданной программе и являются одними из самых распространенных в использовании.
  • Регулирующие напряжение с сигналом обратной связи. Их принцип действия — способность менять напряжение и регулировать величину тока в заданном диапазоне.
  • Регулирующие ток с наличием сигнала обратной связи. Являются самыми современными из всех устройств подобного типа. Обеспечивают наибольшую точность управления.

Софт-стартеры

Современные устройства плавного пуска выполнены, на микропроцессорах. И это существенно увеличивает их функциональные возможности по сравнению с аналоговыми. Эти устройства называют софт-стартерами. Они увеличивают срок службы исполнительных механизмов и самих электродвигателей.

С ними старт электродвигателя происходит с постепенным увеличением напряжения. Кроме этого, регулируется время разгона и время его торможения. Для того чтобы пониженное начальное напряжение не могло в электросхеме значительно снизить пусковой момент, его устанавливают в диапазоне 30 — 60% от номинального.

Плавная регулировка напряжения дает возможность плавного ускорения двигателя до номинальной скорости.

Необходимо отметить, что с применением софт-стартеров уменьшилось количество реле и контакторов в электрической цепи. Само по себе устройство софт-стартеров не является сложным. Они просты в монтаже и эксплуатации. Электросхема подключения показана на рисунке справа.

Читать еще:  Где у нового логана температура двигателя

Однако существует ряд особенностей, которые обязательно следует учитывать при их выборе.

  • Первое — это обязательный учет тока асинхронной машины. Поэтому выбор софт-стартера необходимо осуществлять учитывая полный ток нагрузки, не превышающий тока предельной нагрузки самого устройства,
  • Второе — максимальное число стартов в час. Как правило, оно ограничено софт-стартером. Число запусков в час самой машины не должно превышать этот параметр,
  • Третье — это напряжение самой электрической сети. Оно должно соответствовать паспортному значению устройства. Несоответствие может привести к его поломке.

Особенности и способы пуска асинхронного двигателя

Схемы пуска двигателей в ход должны предусматривать создание большого пускового момента при небольшом пусковом токе и, следовательно, при небольшом падении напряжения при пуске. При этом может требоваться плавный пуск, повышенный пусковой момент и т. д.

На практике применяются следующие способы пуска:

1. непосредственное присоединение к сети — прямой пуск;

Прямой пуск применяется для двигателей с короткозамкнутым ротором. Для этого они проектируются так, чтобы пусковые токи, протекающие в обмотке статора, не создавали больших механических усилий в обмотках и не приводили к их перегреву. Но при прямом пуске двигателей большой мощности в сети могут возникать недопустимые, более 15%, падения напряжения, что приводит к неустойчивой работе пусковой аппаратуры (дребезжание), подгоранию контактов и практически к невозможности пуска.

2. понижение напряжения при пуске;

Применяется для двигателей средней и большой мощности при ограниченной мощности сети. На обмотку статора подается пониженное напряжение. Напряжение можно регулировать с помощью включения добавочных сопротивлений в цепь статора, автотрансформатора, полупроводникового регулятора напряжения. Также, если при нормальной работе двигателя соединены «треугольником», то при пуске они первоначально соединяются «звездой». При этом пусковые токи уменьшаются в три раза.

Основным недостатком этих методом является снижение пускового момента.

3. включение сопротивления в цепь ротора в двигателях с фазовым ротором.

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора. Недостатком данного способа является его относительная сложность и необходимость применения более дорогих двигателей с фазным ротором. В связи с этим двигатели с фазным ротором применяют только при тяжелых условиях пуска, когда необходимо развивать максимально возможный пусковой момент.

32.Какими способами можно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя?

Частота вращения асинхронного двигателя

n = n1 (1 – s) = (60f1/p) (1-s)

Из этого выражения видно, что ее можно регулировать, изменяя частоту f1 питающего напряжения, число пар полюсов р и скольжение s. Скольжение при заданных значениях момента на валу Мвн и частоты f1 можно изменять путем включения в цепь обмотки ротора реостата.

Регулирование путем изменения частоты питающего напряжения.Этот способ требует наличия преобразователя частоты, к которому должен быть подключен асинхронный двигатель. Такой способ регулирования частоты вращения ротора асинхронного двигателя является весьма перспективным.

Регулирование путем изменения числа пар полюсов. Этот способ позволяет получить ступенчатое изменение частоты вращения. Для этой цели отдельные катушки 1, 2 и 3, 4, составляющие одну фазу, переключаются так, чтобы изменялось соответствующим образом направление тока в них (например, с последовательного согласного соединения на встречное). При изменении числа полюсов изменяется частота вращения n1 магнитного поля двигателя, а следовательно, и частота вращения n его ротора. В асинхронном двигателе число полюсов ротора должно быть равно числу полюсов статора. В короткозамкнутом роторе это условие выполняется автоматически и при переключении обмотки статора никаких изменений в обмотке ротора выполнять не требуется.

Такой способ регулирования частоты вращения используется только в двигателях с коротко-замкнутым ротором.

Регулирование путем включения в цепь ротора реостата. Это способ регулирования может быть использован только для двигателей с фазным ротором. Он позволяет плавно изменять частоту вращения в широких пределах. Недостатками его являются большие потери энергии в регулировочном реостате, поэтому его используют только при кратковременных режимах работы двигателя (при пуске и пр.).

Изменение направления вращения.Для изменения направления вращения двигателя нужно изменить направление вращения магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Это достигается изменением порядка чередования тока в фазах обмотки статора.

33.Что такое скольжение, как оно определяется и какова его роль в работе асинхронного двигателя?

Пусть под действием электромагнитного момента ротор начал вращаться с частотой вращения магнитного поля (n=n). При этом в обмотке ротора ЭДС E2 будет равна нулю. Ток в обмотке ротора I2=0, электромагнитный момент M тоже станет равным нулю. За счёт этого ротор станет вращаться медленнее, в обмотке ротора появится ЭДС, ток. Возникнет электромагнитный момент. Таким образом, в режиме двигателя ротор будет вращаться несинхронно с магнитным полем. Частота вращения ротора будет изменяться при изменении нагрузки на валу. Отсюда появилось название двигателя – асинхронный (несинхронный). При увеличении нагрузки на валу двигатель должен развивать больший вращающий момент, а это происходит при снижении частоты вращения ротора. В отличие от частоты вращения ротора частота вращения магнитного поля не зависит от нагрузки. Для сравнения частоты вращения магнитного поля n и ротора n ввели коэффициент, который назвали скольжением и обозначили буквойS. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.

Читать еще:  Что такое частота вращения двигателя компрессора

При пуске в ход асинхронного двигателя n=0,S=1. В режиме идеального холостого хода n=n,S=0. Таким образом, в режиме двигателя скольжение изменяется в пределах:

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Пуск электродвигателя через автотрансформатор

Запуск трёхфазного электродвигателя осуществляется с помощью автотрансформатора, который соединяется последовательно с электродвигателем во время пуска.


Автотрансформатор обеспечивает пуск при низком напряжении, которое понижается приблизительно на 50-80% от полного напряжения в электрической цепи. В зависимости от заданных параметров напряжение может снижается в один или два этапа. Понижение напряжения, подаваемого на электродвигатель одновременно, приведёт к уменьшению пускового тока и вращающего пускового момента. Если в определённый момент времени к электродвигателю не подаётся питание, он не потеряет скорость вращения, как и в случае с пуском переключением «звезда – треугольник». Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать.

Помимо уменьшения пускового момента, способ пуска через автотрансформатор имеет один недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение , что вызывает скачок тока. Вращающий момент зависит от напряжения подаваемого на двигатель. Значение пускового момента пропорциональны квадрату напряжения.

Рассмотрим более подробно пуск трёхфазного электродвигателя через автотрансформатор на схеме.


При автотранспортном пуске вначале замыкают рубильник 1, соединяющий звездой обмотки автотрансформатора. Затем замыкают рубильник 2, и двигатель оказывается включенным на пониженное напряжение U’1. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в Ка раз, где Ка – коэффициент трансформации автотрансформатора. Ток, измеренный на входе автотрансформатора, уменьшается в К2а раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток в Ка раз меньше вторичного, а поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет Ка х Ка = К2а раз.

После того как ротор двигателя придет во вращение, рубильник 1 размыкают, и автотрансформатор превращается в реактивную катушку. При этом напряжение на выводах статорной обмотки несколько повышается. Включением рубильника 3 на зажимы двигателя подается полное напряжение сети U1н. Таким образом, автотрансформаторный пуск происходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводят напряжение, равное 50-70% от номинального; на второй ступени, где трансформатор служит реактором, напряжение составляет 70-80% от номинального. Так как применение автотрансформатора дает уменьшение пускового тока в К2а раз
I’п = Iп / К2а,
то мощность, на которую должен быть рассчитан пусковой автотрансформатор,
Sa = 3U1н Iп (1 / К2а),
где U1н – номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;
Iп — пусковой ток двигателя при пуске непосредственным включением в сеть.

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector