Как запустить асинхронный двигатель: Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

Содержание

Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

Двигатели трехфазные

В рубрике «Общее» рассмотрим способы запуска трехфазных асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. В настоящее время используются различные способы запуска асинхронных двигателей. При запуске двигателя должны удовлетворяться основные требования. Запуск должен происходить без применения сложных пусковых устройств. Пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи как можно меньше. Современные электродвигатели являются энерго-эффективными двигателями и имеют более высокие пусковые токи, что заставляет уделять большее внимание их способам запуска. При подаче на двигатель напряжения питания возникает скачок тока, который называют пусковым током.

Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5 – 7 раз, но действие его кратковременное. После того как двигатель вышел на номинальные обороты, ток падает до минимального.

В соответствии с местными нормами и правилами, для снижения пусковых токов, и используются разные способы запуска асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. Вместе с этим необходимо уделять внимание и стабилизации напряжения сетевого питания. Говоря о способах запуска, которые уменьшают пусковой ток, следует отметить, что период запуска не должен быть слишком долгим. Слишком продолжительные периоды запуска могут вызвать перегрев обмоток.

Прямой запуск

Самый простой и наиболее часто применяемый способ запуска асинхронных двигателей – это прямой пуск. Прямой пуск означает, что электродвигатель запускается прямым подключением к сетевому напряжению питания. Прямой пуск применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насоса. На (Рис.1) приведена схема прямого пуска асинхронного двигателя.

Прямой пуск

Подключение двигателя в электрическую сеть происходит при помощи контактора (пускателя). Реле перегрузки необходимо для защиты двигателя в процессе эксплуатации от перегрузки по току. Двигатели малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при прямом подключении обмоток статора к сетевому питанию пусковые токи, возникающие при запуске, не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры на двигатель, с точки зрения механической и термической прочности. Переходной процесс в момент запуска характеризуется очень быстрым затуханием свободного тока, что позволяет пренебречь этим током и учитывать только установившееся значение тока переходного процесса. На графике (Рис. 1) приведена характеристика пускового тока при прямом запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором.

Прямой запуск от сети питания является самым простым, дешёвым и наиболее часто применяемым способом запуска. При таком запуске происходит наименьшее повышение температуры в обмотках электродвигателя во время включения по сравнению со всеми остальными способами запуска.

Если нет жестких ограничений по току, то такой метод запуска является наиболее предпочтительным. В разных странах действуют различные правила и нормы по ограничению максимального пускового тока. В таких случаях, необходимо использовать другие способы запуска.

Для небольших электродвигателей пусковой момент будет составлять от 150% до 300% от номинального момента, а пусковой ток будет составлять от 300% до 700% от номинального значения или даже выше.

Запуск «звезда – треугольник»

Запуск переключением «звезда – треугольник» используется для трёхфазных индукционных электродвигателей и применяется для снижения пускового тока. Следует отметить, что запуск переключением «звезда – треугольник» возможен только в тех двигателей, у которых выведены начала и концы всех трех обмоток. Пульт для запуска «звезда – треугольник» состоит и следующих комплектующих, трех контакторов (пускателей), реле перегрузки по току и реле времени, управляющего переключением пускателей. Чтобы можно было использовать этот способ запуска, обмотки статора электродвигателя, соединенные по схеме «треугольник», должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. Обычно электродвигатели рассчитаны на напряжение 400 В при соединении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при соединении по схеме «звезда» (Y). Такая унифицированная схема соединения может быть также использована для пуска электродвигателя при более низком напряжении. Схема запуска переключением «звезда – треугольник» показана на (Рис. 2)

Пуск звезда треугольник

В момент пуска электропитание к обмоткам статора подключено по схеме «звезда» (Y) Замкнуты контакторы К1 и К3. По истечении определённого периода времени, зависящего от мощности двигателя и времени разгона, происходит переключение на режим запуска «треугольник» (∆). При этом контакты пускателя K3 размыкаются, а контакты пускателя K2 замыкаются. Управляет переключением контактов пускателей K3 и K2 реле времени. На реле выставляется время, в течение которого происходит разгон двигателя.

В режиме запуска «звезда – треугольник» напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в корень из трех раз, что приводит к уменьшению фазных токов тоже в корень из трех раз, а линейных токов в 3 раза. Соединение по схеме «звезда – треугольник» дает более низкий пусковой ток, составляющий всего одну треть тока при прямом запуске. Запуск «звезда – треугольник» особенно хорошо подходят для инерционных систем, когда происходит «подхватывание» нагрузки после того, как произошел разгон двигателя.

Запуск «звезда – треугольник» также понижает и пусковой момент, приблизительно на треть. Данный метод можно использовать только для индукционных электродвигателей, которые имеют подключение к напряжению питания по схеме «треугольник». Если переключение «звезда – треугольник» происходит при недостаточном разгоне, то это может вызвать сверхток, который достигает почти такого же значения, что и ток при «прямом» запуске. За время переключения из режима «звезда» в «треугольник» двигатель очень быстро теряет скорость вращения, для ее восстановления необходим мощный импульс тока.

Скачок тока может стать ещё больше, так как на время переключения двигатель остается без сетевого напряжения.

Запуск через автотрансформатор

Данный способ запуска осуществляется при помощи автотрансформатора, последовательно соединённого с электродвигателем во время запуска. Автотрансформатор понижает подаваемое на электродвигатель напряжение (приблизительно на 50–80% от номинального напряжения), чтобы произвести запуск при более низком напряжении. В зависимости от заданных параметров напряжение 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 в случае с запуском «звезда – треугольник». Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать. На (Рис. 3) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором при помощи автотрансформатора.

Пуск через автотрансформатор тока

Помимо уменьшения пускового момента, способ запуска через автотрансформатор имеет и 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.

Плавный пуск

В устройстве «плавный пуск» используются те же IGBT транзисторы, что и в частотных преобразователях. Данные транзисторы через цепи управления, понижают начальное напряжение, поступающее на электродвигатель, что приводит к уменьшению пускового момента в электродвигателе. В процессе запуска «плавный пуск» постепенно повышает напряжение электродвигателя, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения, не образуя большого момента и пиков тока. На (Рис. 4) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором с помощью устройства «плавный пуск».

Плавный запуск может использоваться также для управления торможением электродвигателя. Устройство «плавный пуск» дешевле преобразователя частоты. Использование устройства «плавного пуска» для асинхронных двигателей значительно увеличивают срок службы электродвигателя, а с ним и насоса находящегося на валу этого двигателя.

Диаграмма для плавного пуска двигателя

У «плавного пуска» существуют те же проблемы, что и у частотных преобразователей: они создают наводки (помехи) в систему электроснабжения. Данный способ также обеспечивает подачу пониженного напряжения к электродвигателю во время запуска. При плавном запуске электродвигатель включается при пониженном напряжении, которое затем увеличивается до напряжения сетевого питания. Напряжение в плавном пускателе уменьшается за счет фазового сдвига. Данный способ пуска не вызывает образования скачков тока. Время запуска и пусковой ток можно задавать.

Запуск при помощи частотного преобразователя

Частотные преобразователи предназначены не только для запуска, но и управления электродвигателем. Инвертор позволяет снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. На (Рис. 5) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя.

Пуск двигателя с преобразователем частоты

Преобразователи частоты остаются все еще дорогими устройствами, и также как и плавный пуск, создают дополнительные помехи в сеть электропитания.

Заключение

Задача любого из способов запуска электродвигателя заключается в том, чтобы согласовать характеристики вращающего момента электродвигателя с характеристиками механической нагрузки, при этом необходимо, чтобы пиковые токи не превышали допустимых значений. Существуют различные способы запуска асинхронных двигателей, каждый их которых имеет свои плюсы и минусы. И в заключении приведена небольшая таблица, где в краткой форме указаны преимущества и недостатки наиболее распространённых способов запуска асинхронных электродвигателей.

Таблица 1

Способы запуска	Преимущества	Недостатки
Прямой запуск	Простой и экономичный. Безопасный запуск Самый большой пусковой момент	Высокий пусковой ток
Запуск «звезда – треугольник»	Уменьшение пускового тока в три раза.	Скачки тока при переключении «звезда – треугольник». Не подходит, если нагрузка без инерционная. Пониженный пусковой момент.
Запуск через автотрансформатор	Уменьшение пускового тока на U².	Скачки тока при переходе от пониженного напряжения к номинальному напряжению. Пониженный пусковой момент.
Плавный запуск	Отсутствуют скачки тока. Небольшой гидравлический удар при запуске насоса. Уменьшение пускового тока на требуемую величину, обычно в 2-3 раза.	Пониженный пусковой момент.
Запуск при помощи частотного преобразователя	Отсутствуют скачки тока. Небольшой гидравлический удар при запуске насоса. Уменьшение пускового тока, обычно, до номинального. Напряжение питания на двигатель можно подавать постоянно.	Пониженный пусковой момент. Высокая стоимость.

Спасибо за оказанное внимание.

P.S. Понравился пост? Порекомендуйте его в социальных сетях своим друзьям и знакомым.

Еще похожие посты по данной теме:

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?

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 асинхронных двигателей и насосов генераторами AIRMAN

В инструкциях по запуску электродвигателей/насосов всегда указывается тип запуска – прямой/устройство плавного пуска.

Одно из конкурентных преимуществ генераторов AIRMAN это возможность запуска асинхронных электродвигателей с высокими пусковыми токами, благодаря независимой обмотке питания AVR, большому литровому запасу по мощности подобранных дизельных двигателей, настройке всех систем контроля за перегрузкой генератора под кратковременное 3-х кратное превышение нагрузки по току в течении 10 секунд.

3-х фазные асинхронные электродвигатели рекомендуется запускать с помощью устройств плавного пуска — «Звезда-треугольник», устройством плавного пуска с регулировкой напряжения или частоты тока при запуске электродвигателя.

Применение этих устройств позволяет уменьшить пусковые токи, снизить нагрузку на источник питания (эл.cеть/генератор), снизить вероятность перегрева электродвигателей, повысить срок их службы, устранить рывки в механической части электропривода в момент запуска электродвигателей, а также гидравлические удары в трубопроводах и задвижках в момент пуска и останова насосов.

Так же применение устройств плавного пуска электродвигателей помогает для оптимального подбора дизельного генератора по мощности, чтобы обеспечить условие рекомендуемой продолжительной минимальной нагрузки на генератор не менее 30% после запуска электродвигателя.

Таблица генераторов AIRMAN и мощность 3-х фазных электродвигателей/погружных насосов которые они способны запустить напрямую или с устройством плавного пуска.

Тип пуска эл.двигателя	SDG13S	SDG25S	SDG45S	SDG60S	SDG100S	SDG125S	SDG150S	SDG220S	SDG300S	SDG400S	SDG500S	SDG610S	SDG800S
Прямой , до кВт при 50Гц	3,4	5,6	10,3	14,6	22,4	30,1	37	58	78	112	138	155	219
УПП «Звезда-Треугольник», до кВт при 50Гц	6,5	13	24	32,4	51,9	64,9	81,1	126	162	227	292	357	454

Как запустить асинхронный двигатель 380 на 220 без конденсаторов

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов: 4 схемы для начинающего мастера

Асинхронные электродвигатели просты по конструкции, дешевы, массово применяются в различных производствах. Не обходятся без них домашние мастера, запитывая их от 220 вольт с пусковыми и рабочими емкостями.

Но, есть альтернативный вариант. Это — подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов, который тоже имеет право на существование.

Ниже я показываю 4 схемы реализации такого проекта. Вы можете выбрать для себя любой из них, более подходящий под ваши личные интересы и местные условия эксплуатации.

С этой темой я впервые столкнулся в конце 1998 года, когда к нам в электролабораторию РЗА пришел друг связист с журналом Радио за №6 от 1996 года и показал статью про безконденсаторный запуск.

Мы сразу решили испытать ее в деле, благо все детали, включая тиристоры и подходящий двигатель, у нас имелись. Как раз был перерыв на обед.

Для проверки спаяли электронный блок навесным монтажом. Справились где-то меньше, чем за час. Схема заработала практически без наладки. Оставили ее для наждака.

Порадовали маленькие габариты блока и отсутствие необходимости подбирать конденсаторы. Особых отличий в потере мощности по сравнению с конденсаторным пуском замечено не было.

Принципы работы электронной схемы: запуск трехфазного асинхронного электродвигателя без конденсаторов

Для подключения в однофазную сеть по этому методу подойдет любой асинхронный движок типового исполнения.

Автор Голик обращает внимание, что обороты ротора в минуту должны составлять не 3000, а 1500. Связано это с конструкцией обмоток статора.

Мощность устройства ограничена электрическими характеристиками силовых диодов и тиристоров — 10 ампер с величиной обратного напряжения более 300 вольт.

Три обмотки статора необходимо подключать по схеме треугольника.

Их выводы собираются на клеммной колодке тремя последовательными перемычками.

Напряжение 220 вольт подключается через защитный автоматический выключатель параллельно одной обмотке, назовем ее «A». Две другие оказываются последовательно соединенными между собой и параллельно — с ней.

Обозначим их «B» и «C». На выводы одной из них, например, «B» подключается электронный блок. Назовем его ключом «k».

Представим, что ее контакт всегда разомкнут, а напряжение подано. Тогда по цепочкам «A» и «B+C» станут протекать токи Ia и Ib+c. Мы знаем, что сопротивление всех обмоток статора (резистивно-индуктивное) одинаково.

Поэтому в цепи «A» ток станет в два раза превышать вектор Ib+c, а по фазе они будут совпадать.

Каждый из этих токов создаст вокруг себя магнитный поток. Но, они не смогут в этой ситуации привести во вращение ротор.

Чтобы электродвигатель стал работать, необходимо сдвинуть по углу два этих магнитных потока (или токи между собой). Эту функцию в нашем случае выполняет электронный ключ.

Его конструкция собрана так, что он кратковременно замыкается, а затем размыкается, шунтируя обмотку «B».

Для этого процесса выбирается момент времени, когда синусоида напряжения достигает максимального амплитудного значения, а сила тока в обмотке «C», ввиду ее индуктивного сопротивления, минимальна.

Резкое закорачивание сопротивления «B» в цепи «B+C» создает бросок тока через замкнутый электронный контакт по виткам обмотки «C», который быстро возрастает и затем снижается под влиянием уменьшения амплитуды напряжения до нуля.

Между токами в обмотках «A» и «C» образуется временной сдвиг, обозначенный буквой φ. За счет возникновения этого угла сдвига фаз создается суммирующий магнитный поток, начинающий раскрутку ротора двигателя.

Форма тока в обмотке «C» при работе электронного ключа отличается от гармоничной синусоиды, но она не мешает создать на валу ротора крутящий момент.

При переходе полуволны синусоиды напряжения в область отрицательных значений картина повторяется, а двигатель продолжает раскручиваться дальше.

Электронная схема В Голик: устройство запуска трехфазных электродвигателей на доступной элементной базе

Силовая выходная часть электронного ключа, осуществляющая коммутацию обмотки, выполнена на двух мощных диодах (VD1, VD2) и тиристорах (VS1, VS2), включенных по схеме обычного моста.

Однако здесь они выполняют другую задачу: своими плечами из одного тиристора и диода поочередно шунтируют обмотку подключенного электродвигателя при достижении амплитудного значения синусоиды напряжения на схеме.

За счет такого подключения создан электронный ключ двунаправленного действия, реагирующий на положительную и отрицательную полуволну гармоники.

Диодами VD3 и VD4 осуществляется двухполупериодное напряжение сигнала, поступающего на цепи управления. Оно ограничивается и стабилизируется резистором R1 и стабилитроном VD5.

Сигналы на открытие тиристоров электронного ключа поступают от биполярных транзисторов (VT1 и VT2).

Переменный резистор R7 с номиналом на 10 килоом предназначен для регулировки момента открытия силового тиристора. Когда его ползунок установлен в минимальное положение сопротивления, то электронный ключ срабатывает при наибольшем напряжении амплитуды на обмотке B.

Максимальное введение сопротивления резистора R7 закрывает электронный ключ.

Запуск схемы осуществляют при положении ползунка R7, соответствующем максимальному сдвигу фаз токов между обмотками. После этого его сдвигают, определяют наиболее устойчивый режим работы, который зависит от приложенной нагрузки и мощности двигателя.

Все электронные детали со своими номиналами приведены на схеме. Они не являются дефицитными. Их можно заменить любыми другими элементами, соответствующими по электрическим характеристикам.

Вариант их размещения на электронной печатной плате показан на картинке. Регулировочный резистор R7 показан справа двумя подключенными проводами, синим и коричневым. Сам он не виден на фото.

Силовая часть, созданная для работы с электродвигателями небольшой мощности, может выполняться без радиаторов охлаждения, как показано здесь. Если же диоды и тиристоры работают на пределе своих возможностей, то теплоотвод обязателен.

2 схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети без конденсаторов автора В Бурлако: в чем отличия

Здесь я полагаюсь на информацию из интернета, ибо вижу, что в принципе конструкции рабочие, а принципы управления токами в обмотках те же, что предложил В Голик.

Кстати, авторы статей ссылаются на автомобильный украинский журнал «Сигнал» №4 за 1999 год. Пришлось поискать его в интернете. Однако разочаровался, там оказалась полностью перепечатанная статья из журнала Радио под авторством В Голик. Вот так…

Если знаете, где можно найти первоисточник на эту информацию, то сообщите в комментариях.

Электронные ключи, выполненные по технологии Бурлако, работают так же. Они просто выполнены из других, более усовершенствованных полупроводников, как и силовая часть.

Схема запуска асинхронного двигателя от симисторного электронного ключа: усовершенствование конструкции В Голик

Картинка подключения трехфазного электродвигателя упростилась. Вместо двунаправленного силового блока из двух тиристоров и диодов здесь работает один симистор VS1 серии ТС-2-10.

Он также шунтирует одну обмотку «B» в момент достижения синусоидой напряжения амплитудного значения, когда ток параллельной цепочки минимален.

При этом создается сдвиг фаз токов в параллельных обмотках, как и в предыдущей схеме, порядка 50-80 угловых градусов, что достаточно для вращения ротора.

Работой симитора VS1 управляет ключ, выполненный на симметричном динисторе VS2 для каждого полупериода гармоники напряжения. Он получает команды от фазосдвигающей цепочки, выполненной из резистивно-емкостных элементов.

Сдвиг фазы сигнала конденсатором C дополняется общим сопротивлением R1+R2. Подстроечный резистор R2 на 68 кОм работает как R7 в предыдущей схеме, регулируя время заряда конденсатора и, соответственно, момент подключения VS2, а через него VS1 в работу.

Рекомендации автора по сборке и наладке

Схема испытывалась и предназначена для работы с электродвигателями, раскручивающими ротор до 1500 оборотов в минуту с электрической мощностью 0,5÷2,2 кВт.

На устройствах электронных ключей, работающих с мощными электродвигателями, необходимо обеспечивать теплоотвод с симистора VS1.

При наладке устройства обращают внимание на оптимальную подгонку угла сдвига фаз токов между обмотками, когда двигатель запускается и работает нормально: без шума, гула и вибраций. Для этого может потребоваться изменение номиналов у элементов фазосдвигающей цепочки.

Семисторы можно использовать другой марки. Важно, чтобы они соответствовали электрическим характеристикам. Вместо DB3 допустимо установить отечественный динистор KP1125.

Схема безконденсаторного запуска электродвигателей с большими пусковыми моментами

Она же хорошо подходит под управление двигателями, собранными для вращения со скоростью 3000 оборотов в минуту. С этой целью у нее изменена система подключения обмоток с треугольника на разомкнутую звезду.

На картинке ниже их полярность показана точками.

В этой ситуации создается больший крутящий момент для запуска ротора.

Рассматриваемая схема отличается от предыдущей дополнительным электронным ключом, подключенным к обмотке «A», создающим дополнительно сдвиг фазы тока. Он необходим для трудных условий работы.

Рекомендации автора по наладке и работе не изменились.

Преимущества схемы тиристорного преобразователя: автор В Соломыков

Эта разработка позволяет максимально эффективно сохранить мощность асинхронного двигателя при его подключении в однофазную сеть. Она является прообразом современных частотных преобразователей, но выполнена на старой и доступной элементной базе.

Тиристорный преобразователь позволяет сделать формы напряжений на каждой фазе очень похожими на идеальные, гармоничные синусоиды, под которые и создается асинхронный электродвигатель.

Питание от сети 220 вольт происходит через защиту — автоматический выключатель SF1 и диодный мост на базе Д233В.

Силовые выходные цепи образуются работой тиристорных ключей VS1-VS6.

Сдвиг фаз токов для питания каждой обмотки двигателя своим напряжением создается работой двух микросхем:

Они формируют такты сдвига напряжений сигналов в регистрах, а их сочетания подаются на входы управления тиристорами VS1÷VS6 через индивидуальные транзисторы VT1÷VT6 по запланированной временной диаграмме.

Логическая часть

Микросхема К176ИР2 вырабатывает по 2 раздельных 4-х разрядных регистра сдвига с четырьмя выходами Q от любого триггера. Каждый триггер двухступенчатый, типа D.

Ввод данных в регистр происходит через вход D. Также имеется вход для тактовых импульсов типа C. Они поступают через вход D 1-го триггера, а затем смещаются по ходу вправо на один такт.

Обнуление данных на выходе регистра Q происходит при поступлении на вход R (асинхронный сброс) напряжения логического уровня.

Таблица данных К176ИР2 и состояний регистров

Источник

Как запустить трехфазный двигатель от однофазной сети без конденсатора

В этой статье будет рассмотрен способ запуска трех фазовый двигателя от сети 220 Вольт. Запускаться он будет бес помощи пускового конденсатора, а от специального пускового устройства, которое собирается на двух тиристорах, с тиристорными ключами и транзисторным управлением. Схема достаточно проста и собрать её не составит большого труда.

Схема пускового устройства для трех фазового двигателя

Данное управление двигателем мало кому известно и практически не используется. Преимущество предлагаемого пускового устройства в том, что значительно уменьшается потеря мощности двигателя. При пуске трехфазного двигателя 220 В помощью конденсатора потеря мощности составляет минимум 30%, а может достигать 50%. Использование этого пускового устройства снижает потерю мощности до 3%, максимум составит 5%.

Подключается однофазная сеть:

Пусковое устройство подключается к двигателю вместо конденсатора.

Подключенный к устройству резистор позволяет регулировать обороты двигателя. Устройство также можно включить на реверс.

Для эксперимента взят старый двигатель еще советского производства.

С данным пусковым устройством двигатель запускается мгновенно и работает без каких-либо проблем. Такую схему можно использовать практически на любом двигателе мощностью до 3 кВт.

Примечание: в сети 220 В двигатели мощностью более 3 кВт включать просто не имеет смысла – бытовая электропроводка не выдержит нагрузки.
В схеме можно использовать любые тиристоры, ток которых не менее 10 А. Диоды 231, также 10-амперные.

Примечание: у автора в схеме установлены диоды 233, что не имеет значения (только они идут по напряжению 500 В) −поставить можно любые диоды, которые имеют ток 10 А и удерживают более 250 В.

Устройство компактно. Автор схемы собрал резисторы просто наборами, чтобы не тратить время на подборку резисторов по номиналу. Теплоотвод не требуется. Установлен конденсатор, стабилитрон, два диода 105. Схема получилась очень простая и эффективная в работе.

Рекомендуется для использования – сборка пускового устройства проблем не создаст. В итоге при подключении двигатель стартует на своей максимальной мощности и практически без ее потери в отличие от стандартной схемы с использованием конденсатора.

Смотрите видео работы пускового устройства

Источник

Асинхронный двигатель: пуск, резервирование, управление — Энергетика и промышленность России — № 01-02 (141-142) январь 2010 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 01-02 (141-142) январь 2010 года

В промышленных системах существует категория потребителей, которые требуют непрерывного и качественного электроснабжения независимо от присутствия и качества напряжения в электрической сети.

Построение систем гарантированного электроснабжения

Для этого применяются системы, построенные на основе электронных преобразователей напряжения и аккумуляторной батареи, обозначаемые UPS (Uninterruptible Power System). Стандартный UPS, выполненный по технологии Online, обеспечивает бесперебойное питание потребителей переменным напряжением стабильной амплитуды и частоты, не зависящим от качества напряжения в электрической сети.

Стандартные UPS применяют для питания большинства потребителей, таких, как: компьютерные системы, аварийные источники освещения, устройства телекоммуникации, контроллеры КИПиА, контроллеры АСУ ТП и т. д. Однако существуют категории потребителей, требующих индивидуального подхода в решении вопроса гарантированного электроснабжения. Стандартные UPS допускают кратковременную перегрузку на выходе максимум до трех номинальных значений выходного тока. В частности, для запуска асинхронных двигателей, подключенных в качестве потребителей, такой перегрузочной способности стандартного UPS недостаточно, т. к. пусковые токи двигателей могут шестикратно превышать номинальный ток. Дополнительный фактор, что ток питания двигателя, получаемый от перегруженного UPS, не обладает синусоидальной формой, что может привести к нарушениям во время запуска, а также к полному отсутствию запуска. Проблему можно решить увеличением номинальной мощности UPS, но это приводит к удорожанию всей системы. Фирма APS Energia предлагает техническое решение для данной категории потребителей.

FAT – система гарантированного электроснабжения асинхронных электродвигателей

В промышленных системах различных отраслей в качестве одной из составляющих применяются приводные системы, которые должны бесперебойно вращаться электродвигателями, либо необходим старт двигателя в момент исчезновения напряжения в электрической сети. В качестве примера подобных приводных систем можно рассматривать:
• маслонасосы смазки подшипников турбогенераторов;
• механизмы турбогенераторов, поддерживающие вращения ротора после прекращения подачи пара в турбину;
• вентиляторы подачи выхлопных газов к дымоходам;
• мазутные насосы;
• циркуляционные насосы, водяные насосы, пополняющие котлы и т. п.

Одним из вариантов решения проблемы гарантированного электроснабжения вышеупомянутых приводных систем является использование двигателей постоянного тока с электронными регуляторами и резервным питанием от аккумуляторных батарей. К сожалению, существующие недостатки двигателей постоянного тока исключают повсеместное применение этих систем. К этим недостаткам относятся:
• большие габариты, а также стоимость двигателя постоянного тока по отношению к асинхронному двигателю;
• ограниченный срок службы из‑за износа коллектора и потребность в обслуживании;
• искрение коллектора.

Последний недостаток особенно нужно брать во внимание, когда двигатель используется в приводе масляных насосов или работает вблизи или внутри взрывоопасных производственных зон.

Этих недостатков лишена система, построенная на основе асинхронного двигателя и системы FAT, схема которой изображена на рисунке 2a.

В нормальном состоянии двигатель запитан от электрической сети через выпрямитель и преобразователь DC/AC. При исчезновении напряжения в электрической сети двигатель через этот же преобразователь бесперебойно переходит на питание от аккумуляторной батареи. Кроме того, при включении FAT обеспечивает плавный пуск двигателя за счет автоматического регулирования частоты напряжения питания двигателя, в результате чего отсутствуют пусковые токи и перегрузка силовых цепей на выходе FAT.

Представленная на рисунке 2а схема является стандартной схемой системы FAT. По желанию заказчика APS Energia может расширить функции системы, как показано на рисунках 2б и 2в.

Данная система обеспечивает гарантированное питание дополнительных потребителей за счет применения второго инвертора.

В данной системе возможность регулирования частоты напряжения, питающего двигатель, позволяет регулировать производительность насоса. Это обеспечивает стабилизацию давления или расхода в системе, к которой подключен насос.

Преимущества использования

системы FAT производства APS Energia
В качестве двигателя приводной системы используется очень простой и дешевый асинхронный электродвигатель.

В сети отсутствуют броски тока, потребляемого системой FAT при пуске двигателя. Рисунок 4б представляет запуск двигателя насоса, запитанного от системы FAT. Пусковой ток двигателя равен номинальному току, но при этом двигатель сразу после пуска развивает максимальный момент на валу. Данный режим работы достигается за счет автоматического регулирования частоты и напряжения питания на выходе FAT. Это значительно облегчает запуск любого двигателя, а особенно тяжелый запуск двигателя, например запуск мазутного насоса зимой. Для сравнения, момент на валу и протекание тока в двигателе, запитанном от электрической сети или от стандартного UPS, представлены на рисунке 4а.

Путем подбора емкости аккумуляторной батареи в системе FAT обеспечивается требуемое время работы потребителей во время аварии в сети.

Путем введения в систему FAT обратной связи от приводной системы, например сигналов от датчиков давления или расхода трубопровода, можно легко регулировать параметры установок, в которых работают насосы, приводом которых являются асинхронные двигатели (регулируемая частота выходного напряжения FAT).

Путем установки дополнительных элементов в систему FAT:
• появляется возможность запитать дополнительных потребителей стабильным переменным напряжением;
• после запуска и синхронизации с напряжением сети двигатель, питающийся от FAT, может быть переключен на питание от электрической сети. При исчезновении напряжения в сети FAT выполнит обратное переключение и обеспечит работу двигателя от аккумуляторных батарей. Данное решение аналогично функции By-pass, используемой в стандартном UPS.

Путем установки дополнительного программатора система FAT может обеспечить, при больших мощностях и стартовых нагрузках, запуск двигателя в запрограммированном под его индивидуальные параметры режиме.

Как подключить однофазный электродвигатель, схема запуска

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на создании вращающегося магнитного поля, приводящего в движение вал. Ключевым моментом является пространственное и временное смещение обмоток статора по отношению друг к другу. В однофазных асинхронных электродвигателях для создания необходимого сдвига по фазе используется последовательное включение в цепь фазозамещающего элемента, такого как, например, конденсатор.

Содержание:

Отличие от трехфазных двигателей
Как это работает
Основные схемы подключения
Другие способы

Подбор конденсатора

Отличие от трехфазных двигателей

Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.

Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:

добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.

Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.

После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.

Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)

Как это работает

Пуск двигателя с двумя расположенными подобным образом обмотками приведет к созданию токов на короткозамкнутом роторе и кругового магнитного поля в пространстве двигателя. В результате их взаимодействия между собой ротор приводится в движение. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем.

Несмотря на то, что функцию фаз определяет схема присоединения двигателя к сети, дополнительную обмотку нередко называют пусковой. Это обусловлено особенностью, на которой основывается действие однофазных асинхронных машин – крутящийся вал, имеющий вращающее магнитное поле, находясь во взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Проще говоря, при некоторых условиях, не подсоединяя вторую фазу через конденсатор, мы могли бы запустить двигатель, раскрутив ротор вручную и поместив в статор. В реальных условиях для этого необходимо запустить двигатель с помощью пусковой обмотки (для смещения по фазе), а потом разорвать цепь, идущую через конденсатор. Несмотря на то, что поле на рабочей фазе пульсирующее, оно движется относительно ротора и, следовательно, наводит электродвижущую силу, свой магнитный поток и силу тока.

Основные схемы подключения

В качестве фазозамещающего элемента для подключения однофазного асинхронного двигателя можно использовать разные электромеханические элементы (катушка индуктивности, активный резистор и др.), однако конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект, благодаря чему и применяется для этого чаще всего.

однофазный асинхронный двигатель и конденсатор

Различают три основные способа запуска однофазного асинхронного двигателя через:

рабочий;
пусковой;
рабочий и пусковой конденсатор.

В большинстве случаев применяется схема с пусковым конденсатором. Это связано с тем, что она используется как пускатель и работает только во время включения двигателя. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается за счет пульсирующего магнитного поля рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем абзаце. Для замыкания цепи пусковой цепи зачастую используют реле или кнопку.

Поскольку обмотка пусковой фазы используется кратковременно, она не рассчитана на большие нагрузки, и изготавливается из более тонкой проволоки. Для предотвращения выхода её из строя в конструкцию двигателей включают термореле (размыкает цепь после нагрева до установленной температуры) или центробежный выключатель (отключает пусковую обмотку после разгона вала двигателя).

Таким путем достигаются отличные пусковые характеристики. Однако данная схема обладает одним существенным недостатком – магнитное поле внутри двигателя, подключенного к однофазной сети, имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, как следствие, снижает КПД.

Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя. В данном случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к закономерному увеличению КПД. Однако в пользу эффективности проходится жертвовать пусковыми характеристиками.

Для работы схемы необходимо подбирать элемент с определенной ёмкостью, рассчитанной с учетом тока нагрузки. Неподходящий по емкости конденсатор приведет к тому, что вращающееся магнитное поле будет принимать эллиптическую форму.

Своеобразной «золотой серединой» является схема подключения с использованием обоих конденсаторов – и пускового, и рабочего. При подключении двигателя таким способом его пусковые и рабочие характеристики принимают средние значения относительно описанных выше схем.

На практике для приборов, требующих создания сильного пускового момента используется первая схема с соответствующим конденсатором, а в обратной ситуации – вторая, с рабочим.

Другие способы

При рассмотрении методов подключения однофазных асинхронных двигателей нельзя обойти внимание два способа, конструктивно отличающихся от схем для подключения через конденсатор.

С экранированными полюсами и расщепленной фазой

В конструкции такого двигателя используется короткозамкнутая дополнительная обмотка, а на статоре присутствуют два полюса. Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

После включения двигателя в электрическую сеть пульсирующий магнитный поток разделяется на 2 части. Одна из них движется через экранированную часть полюса. В результате получается два разнонаправленных потока с отличной от основного поля скоростью вращения. Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени.

Витки короткозамкнутой обмотки приводят к существенным потерям энергии, что и является главным недостатком схемы, однако она относительно часто используется в климатических и нагревательных приборах с вентилятором.

С асимметричным магнитопроводом статора

Особенностью двигателей с данной конструкцией заключается в несимметричной форме сердечника, из-за чего появляются явно выраженные полюса. Для работы схемы необходим короткозамкнутый ротор и обмотка в виде беличьей клетки. Характерным отличием этой конструкции является отсутствие необходимости в фазовом смещении. Улучшенный пуск двигателя осуществляется благодаря оснащению его магнитными шунтами.

Среди недостатков этих моделей асинхронных электродвигателей выделяют низкий КПД, слабый пусковой момент, отсутствие реверса и сложность обслуживания магнитных шунтов. Но, несмотря на это, они имеют широкое применение в производстве бытовой техники.

Подбор конденсатора

Перед тем как подключить однофазный электродвигатель, необходимо произвести расчет необходимой ёмкости конденсатора. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Как правило, для рабочего конденсатора на 1 кВт мощности должно приходиться примерно 0,7-0,8 мкФ емкости, и около 1,7-2 мкФ – для пускового. Стоит отметить, что напряжение последнего должно составлять не менее 400 В. Эта необходимость обусловлена возникновением 300-600 вольтного всплеска напряжения при старте и останове двигателя.

Керамический и электролитический конденсатор

Ввиду своих функциональных особенностей однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовой технике: пылесосах, холодильниках, газонокосилках и других приборов, для работы которых достаточно частоты вращения двигателя до 3000 об/мин. Большей скорости, при подключении к стандартной сети с частотой тока в 50 Гц, невозможно. Для развития большей скорости используют коллекторные однофазные двигатели.

Как повысить эффективность электродвигателя — Fluidbusiness

Большинство насосов приводятся в действие с помощью асинхронных электродвигателей, это означает, что двигатели вносят вклад в общую эффективность насосной системы.

Данная статья посвящена исследованию ключевых аспектов эффективности электродвигателя, которые находятся под контролем пользователя. 2/3 всей вырабатываемой электроэнергии, потребляются электродвигателями, которые используются в различном оборудовании на промышленных площадках всего мира.

Электродвигатели развиваются на протяжении последних 150 лет. Не смотря на то, что существует большой выбор из различных конструкций двигателей (например синхронные, асинхронные или постоянного тока), наиболее используемым в промышленности на сегодняшний день является асинхронный электродвигатель переменного тока, т.к. является более надежным. Также асинхронный электродвигатель предпочтительнее при использовании частотного преобразователя. Достаточно высокая эффективность в сочетании с простотой изготовления, высокой надежностью и низкой ценой делает его самым широко-применяемым типом двигателя по всему миру.

Рисунок 1: Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

На рисунке 1 показана обычная компоновка асинхронного электродвигателя с тремя обмотками статора, которые расположены вокруг сердечника. Обмотка ротора состоит из медных или алюминиевых стержней, торцы которых накоротко замкнуты кольцами. Кольца изолированы от ротора. В подшипниковом узле, как правило, используются шарикоподшипники с консистентной смазкой, за исключением очень больших двигателей. Смазка масляным туманом может значительно увеличить срок службы подшипников. Во всех асинхронных электродвигателях используется трехфазный ток, за исключением самых маленьких промышленных процессов (ниже 2 л.с.). Для запуска фазных двигателей необходимы другие средства, такие как щетки или конденсаторный пуск (использование конденсатора во время пуска).

Проблема эффективности двигателя

При использовании электродвигателя в качестве привода насоса потери энергии и падение давления в результате неэффективности насоса обычно гораздо больше, чем потери энергии связанные с неэффективностью электродвигателя, но они не являются незначительными. Оптимизация эффективности электродвигателя насоса может обеспечить реальную экономию стоимости рабочего цикла на протяжении всего срока службы насоса/электродвигателя. Ключевыми факторами, которые влияют на эффективность асинхронного двигателя являются:

относительная нагрузка двигателя (негабаритные двигатели находящиеся под нагрузкой)
скорость вращения (число полюсов)
размер двигателя (номинальная мощность)
класс двигателя: обычный КПД в сравнении с энергоэффективностью в с равнении с высоким КПД

Эффективность электродвигателя при частичной загрузке

Как показано на рисунке 2, эффективность асинхронного электродвигателя изменяется вместе с
относительной нагрузкой на электродвигатель по сравнению с номинальной характеристикой. Вплоть до нагрузки в 50% эффективность большинства электродвигателей остается линейной и для некоторых электродвигателей достигает пика у отметки 75%. Электродвигатели могут работать при нагрузке меньше 50% только в течение короткого промежутка времени и не могут эксплуатироваться при нагрузках меньше 20% от номинальных. Таким образом, когда отрегулированные рабочие колеса или насосы возвращаются к своим кривым «напор-подача», необходимо оценить воздействие относительной нагрузки на электродвигатель.

Рисунок 2: Эффективность электродвигателя для 100-сильных моторов — Обычные кривые характеристик при нормальном диапазоне нагрузок электродвигателя

Скорость вращения

На рисунке 2 также показано влияние скорости вращения на максимально-достижимую эффективность. 4-х полюсный электродвигатель при номинальных 1800 об/мин выходит на самый высокий КДП, а 2-х полюсный при номинальных 3600 об/мин дает низкую эффективность. Таким образом, хотя насосы с номинальной частотой вращения 3600 об/мин могут быть более эффективными (и иметь низкую закупочную стоимость), чем насосы со скоростью вращения 1800 об/мин, электродвигатели последних могут быть более эффективными, плюс эти насосы, как правило, имеют более низкий NPSHR и энергию всасывания, не говоря уже о более длительном сроке службы. Также следует отметить, что номинальная мощность электродвигателя влияет на его эффективность, большие электродвигатели имеют большую эффективность, чем малые.

Скорость вращения асинхронного электродвигателя

Синхронная скорость вращения асинхронного электродвигателя рассчитывается по следующей формуле:
n = 120*f/p
где:
n = скорость вращения в об/мин
f = частота питающей сети (Гц)
p = количество полюсов (min = 2)

Для регулирования частоты вращения электродвигателя без использования внешних механических устройств необходимо регулировать напряжение и частоту подаваемого тока. Некоторые электродвигатели могут быть изготовлены с несколькими обмотками (количество полюсов) для достижения двух или более различных скоростей вращения.

Асинхронные электродвигатели вращаются со скоростью, которая меньше скорости вращения магнитного поля (на 1-3% при полной нагрузке). Разница между фактической и синхронной частотой вращения называется скольжением. Для новых более энергоэффективных электродвигателей скольжение имеет тенденцию уменьшаться в отличие от старых электродвигателей с обычным КПД. Это означает, что при заданной нагрузке энергоэффективные электродвигатели работают немного быстрее.

Рисунок 3. Эффективность при полной и частичной загрузке двигателя с низким и высоким КПД

Электродвигатели с высоким КПД

На рисунке 3 изображен пример возможного повышения эффективности, когда старый электродвигатель с обычной эффективностью заменяется новым, имеющим более высокий КПД. Как упоминалось ранее, электродвигатели с высоким КПД работают с меньшим скольжением, что дает некоторое увеличение скорости вращения, а следовательно напор насоса и производительность становятся несколько больше.

Однако, использование электродвигателей с высоким КПД в некоторых (с изменением подачи) процессах будет не оправданно, из-за большей скорости вращения (и напора насоса), до тех пор пока существующие электродвигатели по-прежнему слабо загружены (работающие с низким КПД). Т.к. входная мощность на валу насоса пропорциональна скорости в кубе, простая замена старого электродвигателя новым с высоким КПД не обязательно приведет к снижению потребления энергии.

С другой стороны, если немного большая подача и напор для насоса — это хорошо, замена старого
электродвигателя с обычным КПД на новый с высоким КПД может быть оправдана.

Коэффициент мощности электродвигателя

Другая проблема, которая входит в игру с характеристиками асинхронного электродвигателя (которая имеет косвенное влияние на энергопотребление) называется «Коэффициент Мощности«. Некоторые
коммунальные предприятия обязывают клиентов платить дополнительные сборы за низкие значения
коэффициентов мощности. Потери в сети происходят за счет того, что при меньшем коэффициенте
мощности требуется большее количество тока, что приводит к серьезным потерям энергии. Как и КПД,
коэффициент мощности электродвигателя также снижается с уменьшением нагрузки на него практически по линейному закону приблизительно до 50% нагрузки.

Определение коэффициента мощности:
Фазовый сдвиг (задержка) синусоидальной волны тока от синусоиды напряжения, который выбарабывает меньшее количество полезной мощности.
Сдвиг, вызванный необходимым током намагничивания двигателя
PF = Pi/KVA
Где:
KVA = VxIx(3)^0.5/1,000

Нижняя формула показывает, как коэффициент мощности влияет на входную мощность трехфазного
электродвигателя (кВт). Обратите внимание, что чем ниже коэффициент мощности (больший сдвиг фазы ток-напряжение VA), тем меньше входная мощность при данном входном токе и напряжении.
Где:
Pi = VxIxPF(3)^0.5/1,000

Pi= трехфазный вход кВт
V= среднеквадратичное напряжение (среднее от 3 фаз)
I= среднеквадратичное значение силы тока в амперах (берется от 3 фаз)
PF= коэффициент мощности в виде дроби

Хотя коэффициент мощности не влияет напрямую на КПД электродвигателя, он оказывает влияние на потери в сети, как это упоминалось выше. Однако, есть способы увеличения PF (коэффициента мощности), а именно:

покупка электродвигателей с изначально высоким PF
не покупайте слишком большие электродвигатели (коэффициент мощности падает вместе с уменьшением
нагрузки на электродвигатель)
установка компенсирующих конденсаторов параллельно с обмотками электродвигателя
увеличить полную загрузку коэффициента мощности до 95% (Max)
преобразование в привод с частотным регулированием

Пусковые конденсаторы электродвигателей являются одним из наиболее поппулярных способов увеличения коэффициента мощности и имеют следующий список преимуществ:

увеличение PF
меньшение реактивного тока от электрооборудования через кабели и пускатели электродвигателейменьшее тепловыделение и потери мощности кВт
По мере уменьшения нагрузки на электродвигатель растет возможность экономии, а PF
падает ниже 60%-70%. (возможная экономия 10%)
Уменьшение сборов за коэффициент мощности
Увеличение общей производительности системы
Интеллектуальная система управления электродвигателем
Частотно-регулируемый электропривод

Более высокое напряжение
Другим способом повышения КПД электродвигателя является повышение рабочего напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже ток и, тем самым будут ниже потери в сети. Однако, высокое напряжение приведет к увеличению цены частотно-регулируемого привода и сделает работу более опасной.

Выводы
Таким образом, когда вы пытаетесь сократить энергопотребление насосных систем не забывайте о
КДП электродвигателя и факторах, перечисленных выше, которые на него влияют.

Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель похож на многофазный трансформатор, вторичная обмотка которого короткозамкнута. Таким образом, при нормальном напряжении питания, как в трансформаторах, начальный ток, потребляемый первичной обмоткой, на короткое время очень велик. В отличие от двигателей постоянного тока большой ток при пуске связан с отсутствием обратной ЭДС. Если асинхронный двигатель напрямую включается от источника питания, он потребляет в 5-7 раз больше тока полной нагрузки и развивает крутящий момент, равный всего 1.В 5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Этот большой пусковой ток вызывает большое падение напряжения в линии, что может повлиять на работу других устройств, подключенных к той же линии. Следовательно, не рекомендуется запускать асинхронные двигатели более высоких мощностей (обычно выше 25 кВт) непосредственно от сети.
Ниже описаны различные способы пуска асинхронных двигателей .

Пускатели прямого включения (DOL)

Небольшие трехфазные асинхронные двигатели можно запускать непосредственно от сети, что означает, что номинальное питание подается непосредственно на двигатель.Но, как упоминалось выше, здесь пусковой ток будет очень большим, обычно в 5-7 раз больше номинального тока. Пусковой крутящий момент, вероятно, будет в 1,5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Асинхронные двигатели могут быть запущены непосредственно в сети с помощью пускателя DOL, который обычно состоит из контактора и устройства защиты двигателя, такого как автоматический выключатель. Пускатель DOL состоит из контактора с катушкой, которым можно управлять с помощью кнопок пуска и останова. Когда нажимается кнопка запуска, контактор включается и замыкает все три фазы двигателя на фазы питания одновременно.Кнопка останова обесточивает контактор и отключает все три фазы, чтобы остановить двигатель.
Во избежание чрезмерного падения напряжения в линии питания из-за большого пускового тока, пускатель прямого включения обычно используется для двигателей мощностью менее 5 кВт.

Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором

Пусковой пусковой ток в двигателях с короткозамкнутым ротором регулируется путем подачи пониженного напряжения на статор. Эти методы иногда называют методами пониженного напряжения для запуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором .Для этого используются следующие методы:

С использованием первичных резисторов
Автотрансформатор
Выключатели звезда-треугольник

1. Использование первичных резисторов:

Очевидно, что первичные резисторы предназначены для снижения напряжения и подачи пониженного напряжения на статор. Учтите, пусковое напряжение снижено на 50%. Тогда по закону Ома (V = I / Z) пусковой ток также будет уменьшен на такой же процент. Из уравнения крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя, пусковой крутящий момент приблизительно пропорционален квадрату приложенного напряжения.Это означает, что если приложенное напряжение составляет 50% от номинального значения, пусковой крутящий момент будет только 25% от его нормального значения напряжения. Этот метод обычно используется для плавного пуска малых асинхронных двигателей . Не рекомендуется использовать метод пуска с резисторами первичной обмотки для двигателей с высокими требованиями к пусковому крутящему моменту.
Резисторы обычно выбираются таким образом, чтобы на двигатель можно было подавать 70% номинального напряжения. Во время пуска полное сопротивление последовательно соединено с обмоткой статора и постепенно уменьшается по мере увеличения скорости двигателя.Когда двигатель достигает соответствующей скорости, сопротивления отключаются от цепи, и фазы статора подключаются непосредственно к линиям питания.

2. Автотрансформаторы:

Автотрансформаторы также известны как автостартеры. Их можно использовать как для двигателей с короткозамкнутым ротором, так и с соединением звездой или треугольником. По сути, это трехфазный понижающий трансформатор с различными ответвлениями, которые позволяют пользователю запускать двигатель, скажем, при 50%, 65% или 80% сетевого напряжения.При пуске автотрансформатора ток, потребляемый из линии питания, всегда меньше тока двигателя на величину, равную коэффициенту трансформации. Например, когда двигатель запускается с ответвлением 65%, приложенное к двигателю напряжение будет 65% от линейного напряжения, а приложенный ток будет 65% от начального значения линейного напряжения, а линейный ток будет 65. % от 65% (т.е. 42%) от начального значения сетевого напряжения. Эта разница между линейным током и током двигателя связана с действием трансформатора.Внутренние соединения автозапуска показаны на рисунке. При запуске переключатель находится в положении «пуск», и на статор подается пониженное напряжение (которое выбирается с помощью ответвителя). Когда двигатель набирает подходящую скорость, скажем, до 80% от его номинальной скорости, автотрансформатор автоматически отключается от цепи, когда переключатель переходит в положение «работа».
Переключатель, изменяющий соединение из положения пуска в положение пуска, может быть пневматическим (малые двигатели) или масляным (большие двигатели) типом.Также предусмотрены условия для обесточивания и перегрузки с цепями выдержки времени на автостартере.

3. Пускатель звезда-треугольник:

Этот метод используется в двигателях, которые предназначены для работы на статоре, соединенном треугольником. Двухпозиционный переключатель используется для соединения обмотки статора по схеме звезды при пуске и по схеме треугольника при работе с нормальной скоростью. Когда обмотка статора соединена звездой, напряжение на каждой фазе двигателя будет уменьшено в 1 / (квадрат 3) раз от того, что было бы для обмотки, соединенной треугольником.Пусковой крутящий момент будет в 1/3 раза больше, чем для обмотки, соединенной треугольником. Следовательно, пускатель со звезды на треугольник эквивалентен автотрансформатору с соотношением 1 / (квадрат 3) или пониженным напряжением на 58%.

Пуск электродвигателей с фазным ротором

Электродвигатели с контактным кольцом запускаются с полным линейным напряжением, так как внешнее сопротивление может быть легко добавлено в цепь ротора с помощью контактных колец. Реостат, соединенный звездой, соединен последовательно с ротором через контактные кольца, как показано на рис. Введение сопротивления в ток ротора уменьшит пусковой ток в роторе (и, следовательно, в статоре).Кроме того, улучшается коэффициент мощности и увеличивается крутящий момент. Подключенный реостат может быть ручным или автоматическим.
Поскольку введение дополнительного сопротивления в ротор улучшает пусковой момент, электродвигатели с фазным ротором могут запускаться под нагрузкой.
Вводимое внешнее сопротивление предназначено только для запуска и постепенно отключается по мере увеличения скорости двигателя. Способы запуска асинхронных двигателей

— Bright Hub Engineering

Введение

Большинство больших асинхронных двигателей запускаются непосредственно от сети, но когда очень большие двигатели запускаются таким образом, они вызывают нарушение напряжения в линиях питания из-за больших скачков пускового тока. .Чтобы ограничить скачок пускового тока, большие асинхронные двигатели запускаются при пониженном напряжении, а затем снова подключаются к полному напряжению питания, когда они набирают скорость, близкую к скорости вращения.

Два метода пуска при пониженном напряжении: пуск со звезды на треугольник и включение автотрансформатора. Контакторы выполняют переключающее действие в пускателе, чтобы подключать и отключать электропитание двигателя. Если ток превышает номинальный ток двигателя, контактор автоматически срабатывает, чтобы отключить двигатель от источника питания.

Трехфазное питание подается на статор трехфазного асинхронного двигателя, и это, в свою очередь, создает магнитное поле, которое вращается в пространстве вокруг статора. Как если бы магнитные полюса вращались, скорость вращающегося магнитного поля определяется как

N = 120 f / P

Принцип пуска

Высокий пусковой ток вызовет серьезное падение напряжения и повлияет на работу других оборудование. Нежелательно запускать большие двигатели непосредственно от сети (подавать полное напряжение на статор).Обычно пускатели поставляются с двигателями мощностью более 5 л.с. Для уменьшения пускового тока на статор подается более низкое напряжение, особенно для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Полное напряжение подается только тогда, когда двигатель набирает скорость.

Способы пуска асинхронного двигателя включают:

Пускатели прямого включения (DOL) для двигателей мощностью менее 10 кВт.
Пускатели звезда – треугольник для больших двигателей. Обмотка статора сначала подключается по схеме звезды, а затем переключается на соединение треугольником, когда двигатель достигает номинальной скорости.
Автотрансформатор.

1. Пускатель прямого включения

Это простой и дешевый пускатель для трехфазного асинхронного двигателя.
Контакты замыкаются против действия пружины.
Этот метод обычно применяется к асинхронным двигателям с меньшим корпусом, поскольку пусковой ток может в восемь раз превышать ток полной нагрузки двигателя. Использование ротора с двойной клеткой требует меньшего пускового тока (примерно в четыре раза) и использования быстродействующего A.V.R позволяет запускать двигатели мощностью 75 кВт и выше напрямую от сети.
Изолятор необходим для отключения пускателя от источника питания для обслуживания.
Двигатель должен быть защищен. Некоторые из защитных устройств — это защита от перегрузки по току, защита от пониженного напряжения, защита от короткого замыкания и т. Д. Напряжение цепи управления иногда понижается через автотрансформатор.

2. Пускатель звезда-треугольник

Трехфазный двигатель будет давать в три раза большую выходную мощность, когда обмотки статора соединены треугольником, чем при соединении звездой, но потребляет 1/3 тока от источника питания. при соединении звездой, чем при соединении треугольником.Пусковой крутящий момент, развиваемый звездочкой, составляет ½ крутящего момента при пуске в треугольник.

Двухпозиционный переключатель (ручной или автоматический) обеспечивается реле времени.
Пуск звездой снижает пусковой ток.
Когда двигатель набирает скорость и ток снижается до нормального значения, пускатель переводится в рабочее положение с обмотками, соединенными треугольником.
Более сложный, чем прямой пускатель, двигатель с пускателем со звезды на треугольник может не обеспечивать достаточный крутящий момент для пуска при полной нагрузке, поэтому мощность в исходном положении снижается.Таким образом, двигатели обычно запускаются при небольшой нагрузке.
Переключение вызывает переходный ток, пиковое значение которого может превышать значения при прямом включении.

3. Запуск двигателя с автотрансформатором

Управляется двухпозиционным переключателем, т.е. вручную / автоматически с использованием таймера для переключения из исходного положения в рабочее.
В исходном положении питание подключается к обмоткам статора через автотрансформатор, который снижает подаваемое напряжение до 50, 60 и 70% от нормального значения в зависимости от используемого ответвления.
Пониженное напряжение снижает ток в обмотках двигателя с 50% -ным ответвлением. Используемый ток двигателя уменьшается вдвое, а ток питания будет вдвое меньше тока двигателя. Таким образом, пусковой ток, потребляемый от источника питания, будет составлять только 25% от потребляемого прямым пускателем.
Для асинхронного двигателя крутящий момент T создается V2, таким образом, при 50% ответвлении крутящий момент при пуске составляет всего (0,5 В) 2 от значения, полученного при прямом пуске. Следовательно, создается 25% крутящего момента.
Закваски, применяемые в лагерной промышленности, крупнее и дороже.
Переключение из положения пуска в положение работы, вызывающее переходный ток, значение которого может быть больше, чем значение, полученное при прямом пуске.

4. Стартер сопротивления ротора

Этот стартер используется с асинхронным двигателем с фазным ротором. Он использует внешнее сопротивление / фазу в цепи ротора, так что ротор развивает высокое значение крутящего момента.
Высокий крутящий момент создается на низких скоростях, когда внешнее сопротивление имеет большее значение.
При запуске питание подключается к статору через трехполюсный контактор, и в то же время добавляется внешнее сопротивление ротора.
Высокое сопротивление ограничивает пусковой ток и позволяет двигателю безопасно запускаться при высокой нагрузке.
Резисторы обычно проволочного типа, подключенные через щетки и контактные кольца к каждой фазе ротора. Они подключены остриями к неподвижным контакторам.
При запуске двигателя сопротивление внешнего ротора постепенно отключается; ручка или стартер поворачивается и перемещает три контакта одновременно с одного фиксированного контакта на другой.
Три подвижных контакта соединены между собой и образуют стартовую точку для резисторов.
Чтобы гарантировать, что двигатель не может быть запущен, пока все сопротивление ротора не будет в цепи, установлена блокировка, которая предотвращает замыкание контакторов до тех пор, пока это условие не будет выполнено.

Кредиты изображений

https://www.johnson-pump.com/Horticulture/quickstart-motor.htm

en.wikipedia.org/wiki/Korndorfer_starter

www.allaboutcircuits.com / worksheets / acmcc.html

Как запускается асинхронный двигатель? — реальный ответ инженера. | Абхишек Сингх

Сцена «3 идиота» — «как запускается асинхронный двигатель?»

Привет, как дела ..? Надеюсь, вам нравится учиться дома в этом изоляторе. Я здесь с ответом на очень известный и интересный вопрос из фильма «3 идиота» — «Как запускается асинхронный двигатель?» В сцене из фильма ВИРУС (Виру-шахастра буддхи) спрашивает Раджу растоги: «Как запускается асинхронный двигатель», и пьяный Раджу отвечает очень забавным звуком.

Здесь мы увидим настоящий ответ на этот вопрос —

Примечание. Здесь я пишу только о трехфазном асинхронном двигателе. Однофазный асинхронный двигатель будет обсуждаться в моем следующем посте.

Вращающиеся магнитные поля

Чтобы понять запуск и работу асинхронного двигателя, сначала нам нужно понять «вращающиеся магнитные поля».

В трехфазном асинхронном двигателе статор двигателя имеет трехфазную обмотку распределенного типа. Питание может подаваться в обмотку статора.Тем не менее, питание также может подаваться в ротор, если это «ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ со скользящим кольцом или ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ РОТОРА».

Согласно факту, Если трехфазное питание подается на трехфазную обмотку, создается вращающееся магнитное поле. При трехфазном питании только одна фаза одновременно имеет максимальное значение тока, и оно изменяется со временем. Сумма токов во всех фазах равна нулю в любой момент при сбалансированном трехфазном питании.

Трехфазное питание и вращающееся магнитное поле — Анимация 13 Фазовое питание и вращающиеся магнитные поля — Анимация 2

На приведенных выше анимациях Вы можете увидеть, как вращается поле.Когда ток в фазах, окрашенных в красный цвет, является максимальным, он вызывает максимальный поток в соответствующем направлении. Через некоторое время другая фаза имеет максимальное значение тока, и направление магнитных линий меняется. Обратите внимание, что направление вращающегося магнитного поля зависит от последовательности фаз питания, а скорость вращающегося магнитного поля зависит от частоты подаваемого тока.

Генерация ЭДС в обмотке ротора

Относительное движение между полем и проводником и производство ЭДС

Все мы знаем, что всякий раз, когда возникает какое-либо относительное движение между Магнитным полем и проводником, в проводнике индуцируется ЭДС.В этом случае также вращающееся магнитное поле создает ЭДС в обмотке ротора, и, поскольку в роторе также имеется трехфазная обмотка, создаваемая ЭДС является трехфазной.

Создание магнитных полюсов в роторе

«Проводник с током всегда создает вокруг себя магнитное поле». — Этот факт теперь поможет нам понять дальнейший процесс. Мы обсуждали, что вращающееся магнитное поле создает ЭДС в обмотке ротора. Поскольку путь обмотки ротора всегда завершен и закрыт, эта индуцированная ЭДС вызывает протекание тока в обмотке.Благодаря этому току вокруг обмотки создается магнитное поле.

Магнитное поле, создаваемое проводником с током.

Вращение ротора

До сих пор мы обсуждали все внутренние явления трехфазного асинхронного двигателя. Теперь давайте узнаем, как вращается ротор.

Мы видели, что вокруг обмотки ротора создается магнитное поле из-за тока, протекающего в роторе. Это означает, что вокруг обмотки ротора образовано два полюса «N» и «S» (если это двухполюсная машина.количество таких магнитных полюсов зависит от количества полюсов машины. Обратите внимание, что количество таких сформированных магнитных полюсов одинаково для статора и ротора и равно количеству полюсов машины.) . Итак, теперь «N» ротора будет соответствовать «S» статора, который вызывает крутящий момент на роторе. Поскольку существует вращающееся магнитное поле, то есть поле, создаваемое источником питания в статоре, вращается, полюса вращающегося магнитного поля вращаются (движутся). Таким образом, ротор начинает вращаться вокруг своей оси.

Условия такого вращения ротора

Есть некоторые условия для такого вращения ротора. Если они не удовлетворены, невозможно обеспечить постоянный крутящий момент. Это —

Поток, создаваемый токами в обмотке статора и ротора, должен быть постоянной величины.
Между полем ротора и полем статора не должно быть относительного движения.
Между полем статора и полем ротора должно быть некоторое угловое смещение.

Спасибо за чтение.. Надеюсь, эта статья окажется для вас полезной.

Способ пуска асинхронных двигателей

Здравствуйте, ребята, надеюсь, вам всем весело в жизни. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим метод пуска асинхронных двигателей . Трехфазный асинхронный двигатель гипотетически самозапускается. Статическая часть асинхронного двигателя содержит трехфазные обмотки, когда эти обмотки соединяются с трехфазным источником питания, создается вращающееся магнитное поле (B). Это поле соединит и перережет проводники ротора, что вызовет образование поля в роторе.

Поле, создаваемое ротором, будет взаимодействовать с вращающимся полем (B) в статоре и вызывать вращение ротора. Таким образом, трехфазные асинхронные двигатели используют технику пуска, чтобы не передавать пусковой крутящий момент на ротор, но по этим двум причинам первая состоит в том, чтобы уменьшить большие начальные токи и остановить двигатель от перегрева, а вторая — в обеспечении чрезмерного перегрева. усиление нагрузки и обесточивания (защита). В сегодняшнем посте мы увидим различные способы запуска и их схемы.Итак, давайте начнем с метода пуска асинхронных двигателей .

Способ пуска асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель не показывает проблемы запуска, которые присутствуют в синхронном двигателе.
Во многих ситуациях асинхронные двигатели можно запустить, просто подключив их к входному источнику питания.

Хотя иногда по каким-то причинам это невозможно. Например, потребность в начальном (пусковом) токе может вызвать такое снижение напряжения в энергосистеме, которое не подходит для запуска через линию.
В случае асинхронного двигателя с фазным ротором условия пуска могут быть получены при меньшем токе путем добавления дополнительного резистора в схему ротора.
Этот дополнительный резистор не только увеличивает пусковой момент, но и снижает пусковой (начальный) ток.
В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором пусковой (начальный) ток может сильно колебаться в зависимости, главным образом, от номинальной мощности двигателя и от эффективного сопротивления ротора в начальных (пусковых) ситуациях.
Чтобы узнать ток ротора в пусковых (начальных) ситуациях, все двигатели с кожухом теперь имеют начальную кодовую букву на своих паспортных табличках. Буква кода устанавливает ограничения на величину тока, который двигатель может получить во время запуска (начальных).
Эти ограничения указаны в отношении начальной полной мощности двигателя как функции его номинальной мощности в лошадиных силах.
На данной диаграмме показана таблица, охватывающая начальные киловольт-амперы на мощность для каждой кодовой буквы.
Для регулирования начального тока асинхронного двигателя запишите номинальное напряжение, мощность и кодовую букву на его паспортной табличке.
Тогда полную пусковую мощность двигателя можно найти по приведенной формуле.

S _начало = (номинальная мощность) (кодовая буква)

Пусковой ток можно найти по этому уравнению.

I _L = S _начало / √3V _T

Пускатель автотрансформатора для асинхронного двигателя

Если необходимо, пусковой (начальный) ток асинхронного двигателя может быть уменьшен с помощью пусковой схемы.Но, если это произойдет, это также уменьшит пусковой момент двигателя.
Одним из способов уменьшения начального тока является добавление дополнительных катушек индуктивности или сопротивлений в линию питания во время начального (пускового) состояния.
Раньше этот метод применялся редко, но в настоящее время применяется нечасто.
Альтернативный метод — уменьшить напряжение на клеммах двигателя во время пуска с помощью автотрансформатора для понижения этих пусковых напряжений.
На данной диаграмме показана типичная схема пуска при пониженном напряжении с использованием автотрансформатора.
В начальных условиях контакты (1) и (3) замкнуты, обеспечивая меньшее напряжение на двигателе.
Когда двигатель почти набирает обороты, контакты один и три размыкаются, а контакты (2) замыкаются.
Эти контакты (соединения) обеспечивают полное линейное напряжение двигателя.
Важно понимать, что, хотя начальный ток уменьшается прямо пропорционально уменьшению напряжения на клеммах, пусковой крутящий момент уменьшается пропорционально квадрату подаваемого напряжения.

Таким образом, уменьшение тока может быть выполнено только на определенную величину, если двигатель должен запускаться с подключенной нагрузкой на вал.

Цепи пуска асинхронного двигателя

Характерная схема пускателя асинхронного двигателя полного напряжения изображена на схеме.
Компоненты этой схемы поясняются на этом рисунке.
Работа этой схемы очень проста. Когда кнопка пуска нажата, катушка реле (или контактора) (M) находится под напряжением, что приводит к замыканию обычно разомкнутых контактов (M1, M ₂ и M3).
Когда эти контакты замыкаются, на асинхронный двигатель подается питание, и двигатель начинает работать.
Контакт (M4) также замыкается, замыкая пусковой выключатель, позволяя работнику отпустить его без отключения питания от реле (M).
При нажатии кнопки останова реле (M) обесточивается, а контакты (M) размыкаются, прекращая работу двигателя.
Схема магнитного пускателя двигателя имеет множество топографий защиты, упомянутых здесь.
- Защита от пониженного напряжения
- Защита от перегрузки
- Защита от короткого замыкания

Защита от короткого замыкания

Защита двигателя от короткого замыкания обеспечивается предохранителями (F1), (F2) и (F3). Если в двигателе произойдет внезапное короткое замыкание и возникнет ток, в несколько раз превышающий номинальное значение тока, эти предохранители сработают, отделяя двигатель от источника входного питания и предотвращая его возгорание и серьезные повреждения.
Хотя эти предохранители не должны выходить из строя при нормальных начальных условиях двигателя, поэтому они рассчитаны на то, что им потребуются токи, во много раз превышающие ток полной нагрузки, прежде чем они откроют цепь.
Здесь четко объясняется, что если короткое замыкание происходит из-за высокой нагрузки на двигатель, то этих предохранителей будет недостаточно для этой неисправности, и она не сможет устранить эту неисправность.

Защита от перегрузки

Защита двигателя от перегрузки обеспечивается компонентом, обозначенным на схеме как (OL).
Эти компоненты защиты от перегрузки (OL) состоят из 2 частей: компонента нагрева от перегрузки и соединений от перегрузки.
Хотя это повреждение требует времени, и асинхронный двигатель обычно не будет поврежден кратковременными фазами высоких токов (например, пусковым током).
Если более высокий ток будет продолжен, произойдет повреждение. Нагревательные компоненты с перегрузкой (OL) также зависят от тепла для их процесса, поэтому они не будут нарушены короткими фазами более высокого тока во время начального состояния, и тем не менее они работают в течение длительного интервала времени более высокого тока, отключение питания двигателя до того, как он может быть поврежден.

Защита от пониженного напряжения

Защита двигателя от пониженного напряжения также обеспечивается схемой контроллера. Из рисунка видно, что управляющая мощность для реле (M) поступает по проводам к двигателю.
Если напряжение, подаваемое на двигатель, станет меньше, напряжение, подаваемое на реле (M), также уменьшится, и реле перестанет работать или обесточится.
Соединение (M) будет разомкнуто и отключит питание от клемм двигателя.

Трехступенчатый резистивный статор для асинхронного двигателя

Пусковая схема асинхронного двигателя с сопротивлениями для снятия начального тока двигателя изображена на данной схеме.
Эта схема похожа на предыдущую схему, которую мы обсуждали, за исключением того, что эта схема имеет некоторые дополнительные элементы, которые управляют устранением пускового сопротивления.
На этой схеме вы можете видеть, что реле, которые обозначены (1TD, 2TD, 3TD), все эти реле являются реле с временной задержкой, они называются временной задержкой, потому что, когда эти реле находятся под напряжением, им потребуется некоторое время, которое установлено на этих реле. реле для замыкания своих контактов.
В этой цепи, когда нажата кнопка пуска, реле (M) срабатывает, и питание подается на двигатель. полное пусковое сопротивление последовательно соединено с двигателем, что снижает начальный ток.
Когда контакт (M) замыкается, вы можете видеть, что реле 1TD находится под напряжением. Тем не менее, есть ограниченная задержка до того, как контакты 1TD сблизятся.
За время этой задержки двигатель частично разгоняется, и начальный ток в некоторой степени падает.
По истечении этого временного интервала контакты 1TD замыкаются и устраняют часть начального резистора и мгновенно включают реле (2TD).

Через некоторое время интервальные контакты реле 2TD замыкаются, и это устраняет часть сопротивления 2 ^nd и включает реле (3TD).
В конце концов, контакты (3TD) замыкаются, и полное пусковое сопротивление выходит за пределы схемы.
Путем разумного выбора значений сопротивлений и задержки времени, эта начальная схема может использоваться для предотвращения опасно большого пускового тока двигателя, при этом позволяя току двигаться достаточно, чтобы подтвердить быстрое ускорение до обычных рабочих скоростей.

Это полное руководство по методу запуска асинхронного двигателя, если у вас есть какие-либо вопросы, спрашивайте в комментариях, спасибо за чтение. Увидимся в следующем уроке.

Вы также можете прочитать некоторые статьи, связанные с асинхронным двигателем. Это описано здесь.

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Способы пуска трехфазного асинхронного двигателя и их сравнение

Для пуска трехфазного асинхронного двигателя используются следующие типы пускателей:

Пуск при полном напряжении:

Пускатель прямого действия (D.O.L) (пуск при полном напряжении)

Пуск с пониженным напряжением:

Пускатель автотрансформаторный.
Пускатель звезда-треугольник (пуск пониженным напряжением).
Пускатель сопротивления ротора (Используется для двигателей с контактным кольцом).

Первые три пускателя используются как для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, так и для электродвигателя с контактным кольцом.

Поэтому рекомендуется запускать большие трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с пониженным напряжением, подаваемым на клеммы статора при запуске. Однако малые двигатели мощностью менее 5 л.с. можно запускать напрямую от сети (DOL).

Пуск при полном напряжении:

и.DOL Starter (прямой онлайн-пускатель):

Для двигателей малой мощности и мощностью менее 5 л.с. двигатели могут выдерживать высокие пусковые токи благодаря прочной конструкции. Двигатели подключаются напрямую к линиям питания, поэтому пускатель называется Direct Online Starter.

Пуск с пониженным напряжением:

и. Автоматический пускатель трансформатора:

Напряжение, подаваемое на статор, может быть уменьшено до желаемого значения с помощью трехфазного автотрансформатора, подключенного звездой.Он содержит подходящий переключатель, как показано на рисунке ниже.

Когда переключатель находится в положении «ПУСК», на обмотку статора подается пониженное напряжение. Величиной приложенного напряжения можно управлять, изменяя ответвления на автотрансформаторе. Когда двигатель достигает 80% своей нормальной скорости, переключатель переводится в положение «РАБОТА».

В положении РАБОТА номинальное напряжение подается на обмотку статора, и автотрансформатор отключается от цепи.Срабатывание переключателя происходит автоматически с использованием таймеров и реле. Пускатели этого типа подходят как для двигателей с пуском, так и для двигателей, подключенных по схеме треугольник. Схема подключения автотрансформатора показана ниже.

Соотношение между пусковым моментом и крутящим моментом при полной нагрузке:

Пусть ‘x’ будет коэффициентом трансформации автотрансформатора. Таким образом, напряжение, приложенное к статору, уменьшается на долю «х». Итак, если I

_sc — это пусковой ток с номинальным напряжением, то пусковой ток двигателя,

Пусковой крутящий момент уменьшается на X

², если подаваемое напряжение уменьшается на долю «x».

ii. Стартер звезда-треугольник:

Фазные обмотки статора сначала соединяются звездой, и полное напряжение подается на его свободные выводы. По мере того, как двигатель набирает скорость, обмотки подключаются через переключатель, и они повторно подключаются по схеме треугольника через клеммы питания. Ток, потребляемый двигателем из линий, уменьшается до 1 / √3 по сравнению с током, который он потреблял бы при соединении по схеме треугольника.

iii. Стартер сопротивления ротора (для электродвигателя с контактным кольцом):

В статоре сопротивления ротора переменное сопротивление подключено к цепи ротора для ограничения тока ротора.Расположение показано на рисунке выше. Внешнее сопротивление вводится в каждую фазу цепи ротора через контактные кольца и щетку. При запуске сопротивление поддерживается на максимальном значении. По мере того, как двигатель набирает скорость, сопротивление постепенно снижается до низкого значения и, наконец, отключается.

Когда двигатель достигает нормальной скорости, обмотки ротора замыкаются накоротко через контактные кольца и щетки, так как внешнее сопротивление снимается. Эта операция может быть ручной или автоматической.

Этот метод не только ограничивает пусковой ток, но также увеличивает пусковой момент из-за дополнительного сопротивления ротора. Этот стартер не подходит для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, поскольку внешнее сопротивление не может быть вставлено в ротор с короткозамкнутым ротором.

Сравнение различных стартеров:

Прямой онлайн запуск	Автоматический пусковой трансформатор	Звезда-треугольник Начиная с
1.Во время запуска двигателя на двигатель подается полное напряжение.	1. Пусковое напряжение можно регулировать в зависимости от запуска.	1. Каждая обмотка получает 58% (1 / √3) номинального напряжения сети во время пуска.
2. Пусковой ток в 5-6 раз превышает ток полной нагрузки.	2. Пусковой ток можно уменьшить по желанию.	2.Пусковой ток снижен до 1/3 от тока прямого пуска.
3. От мотора нужно вывести только три провода.	3. От мотора нужно вывести только три провода.	3. От мотора вывести шесть проводов.
4. Низкая стоимость.	4. Высокая стоимость.	4.Бюджетный.
5. Очень простое управление.	5. Не так просто работать, нужен опытный оператор.	5. Не так просто работать, так как соединения сначала должны быть выполнены по схеме «звезда», а затем по схеме «треугольник» вручную или автоматически.
6. Используется для двигателей мощностью до 5 л.с.	6. Используется для двигателей большой мощности.	6.Используется до 10 л.с. моторы.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

: конструкция и принципы работы

Асинхронный двигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции из магнитного поля обмотки статора. В этой статье мы более подробно рассмотрим тип однофазного асинхронного двигателя, который называется асинхронным двигателем с конденсаторным пуском. Прочтите этот новый блог в Liquip, чтобы узнать, что такое асинхронный двигатель с конденсаторным пуском и принцип его работы.

Что такое асинхронный двигатель с конденсаторным пуском?

Двигатели с конденсаторным пуском — это однофазные асинхронные двигатели, в которых в цепи вспомогательной обмотки используется конденсатор для увеличения разности фаз между током в основной и вспомогательной обмотках. Название предполагает, что в двигателе для запуска используется конденсатор.

Конструкция асинхронного двигателя с конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском имеет ротор с сепаратором и две обмотки на статоре.Они известны как основная обмотка и вспомогательная или пусковая обмотка. Две обмотки разнесены на 90 градусов. Конденсатор CS включен последовательно с пусковой обмоткой. В цепь также включен центробежный выключатель SC.

Схема подключения асинхронного двигателя конденсаторного пуска показана на рисунке ниже.

Принцип работы асинхронного двигателя с конденсаторным запуском

Когда обмотки статора получают питание от однофазного источника питания, основная обмотка и пусковая обмотка проходят два разных тока.Между двумя токами существует разница во времени-фазе 90 ° и пространственная разность 90 °. Эти два тока создают вращающееся магнитное поле, запускающее двигатель.
При пуске двигателя основная и вспомогательная обмотки включаются параллельно. Пусковой конденсатор остается в цепи достаточно долго, чтобы быстро довести двигатель до заданной скорости, которая обычно составляет от 70 до 80% от полной скорости.
Затем вспомогательная обмотка отключается от источника питания, часто центробежным переключателем, и двигатель остается запитанным от одной обмотки, создавая пульсирующее магнитное поле.В этом смысле вспомогательную обмотку в этой конструкции можно рассматривать как пусковую, поскольку она используется только при запуске двигателя.
Обратите внимание, что двигатель не будет работать должным образом, если центробежный выключатель сломан. Если переключатель всегда разомкнут, пусковой конденсатор не является частью цепи, поэтому двигатель не запускается. Если переключатель всегда замкнут, пусковой конденсатор всегда находится в цепи, поэтому обмотки двигателя, скорее всего, сгорят. Если двигатель не запускается, проблема скорее в конденсаторе, чем в переключателе.

Конденсаторный асинхронный двигатель с пусковым механизмом Характеристики

Пусковая обмотка конденсаторного пускового двигателя нагревается менее быстро и хорошо подходит для применений, требующих частых или длительных периодов пуска.
Номинальная мощность таких двигателей составляет от 120 Вт до 7-5 кВт.
Конденсаторный пусковой двигатель развивает гораздо более высокий пусковой крутящий момент, примерно в 3–4,5 раза превышающий крутящий момент полной нагрузки. Для получения высокого пускового момента важны два следующих условия:
Емкость пускового конденсатора должна быть большой.
Клапан сопротивления пусковой обмотки должен быть низким.

Преимущества асинхронных двигателей с конденсаторным запуском

Ниже перечислены некоторые преимущества асинхронных двигателей с конденсаторным запуском.

Из-за высокого пускового момента и низкого пускового тока асинхронные двигатели с конденсаторным пуском имеют широкий спектр применения.
Конденсатор включен последовательно с пусковой цепью, поэтому он создает больший пусковой крутящий момент, обычно от 200 до 400% от номинальной нагрузки.А пусковой ток, обычно от 450 до 575% от номинального, намного ниже, чем у типов с расщепленной фазой, из-за большего провода в пусковой цепи. Это обеспечивает более высокую продолжительность цикла и надежную тепловую защиту.
Пусковой конденсатор обычно имеет большую емкость, чем тип асинхронного двигателя рабочего конденсатора, конденсатор емкостью от 7 до 9 мкФ, что улучшает характеристики двигателя после его запуска.
Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в многомощных (несколько киловаттных) размерах.

Применение асинхронного двигателя с конденсаторным запуском

Эти двигатели используются для нагрузок с большей инерцией, где требуется частый запуск.
Они используются в широком спектре приложений с ременным приводом, таких как небольшие конвейеры, большие воздуходувки и станки.
Применяются в насосах и компрессорах.
Применяются в компрессорах холодильников и кондиционеров.
Они также используются во многих приложениях с прямым приводом или редуктором.

Теперь, когда вы знаете ответ на вопрос, что такое индукционный двигатель с конденсаторным пуском, как насчет того, чтобы поделиться с нами своими мыслями и комментариями по этому поводу? Прокомментируйте ниже и дайте нам знать, что вы думаете! А если у вас есть какие-либо вопросы о капиллярных трубках, зарегистрируйтесь в Linquip прямо сейчас, и мы поможем вам в мгновение ока!

Объясните методы запуска трехфазного асинхронного двигателя — pnpntransistor

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

Введение

Как мы видели в предыдущей статье, асинхронные двигатели

обычно бывают двух типов. Асинхронный двигатель может быть,

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с контактным кольцом

Асинхронный двигатель запускается сам по себе, что мы знаем. Когда на статор подается трехфазное питание, создается магнитное поле, которое вращает ротор, и двигатель запускается.Но при запуске асинхронного двигателя пусковой ток очень велик, что может привести к повреждению обмоток двигателя.

Итак, для эффективного пуска двигателя в двигателе предусмотрен стартер. Стартер выполняет две основные функции,

Снижает высокий пусковой ток
Обеспечивает защиту от перегрузки и обесточивания

Следовательно, в асинхронном двигателе предусмотрен пускатель не для обеспечения пускового момента асинхронного двигателя, а для защиты асинхронного двигателя.

Пуск асинхронного двигателя

Ниже приведены различные способы запуска асинхронного двигателя. Некоторые распространенные методы:

Устройство прямого пуска
Пускатель звезда-треугольник
Пускатель автотрансформаторный
Контроль сопротивления ротора асинхронного двигателя

Устройство прямого пуска (DOL)

Пускатель с прямым пуском от сети — самый простой и недорогой среди всех других методов пуска асинхронного двигателя.Пускатель DOL подключается непосредственно между клеммой питания и электродвигателем. Этот пускатель подключается непосредственно к питающей сети, поэтому его называют пускателем «Direct-On-Line».

Пускатель

DOL состоит из некоторого предохранительного механизма, который обеспечивает защиту двигателя. Эта схема питания стартера и схема управления показаны ниже.

Пускатель

DOL обычно используется в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. Асинхронные двигатели имеют высокий пусковой ток, в 6-8 раз превышающий номинальный.Он имеет высокий пусковой крутящий момент, в 2 раза превышающий крутящий момент при полной нагрузке. DOL используется для управления этим высоким пусковым током двигателя. Этот стартер в основном используется для двигателей мощностью менее 5 кВт.

Стартер со звезды на треугольник

Пускатель со звезды на треугольник — очень распространенный метод пуска асинхронного двигателя. В этих методах мы обеспечиваем пониженное напряжение при запуске асинхронного двигателя. Рисунок пускателя со звезды на треугольник показан ниже.

Здесь вы можете видеть, что во время пуска стартер подключен звездой.Таким образом, в период пуска двигатель получает пониженный ток. На двигатель подается ток, равный одной трети пускового. После запуска двигателя переключателями соединение звезды преобразуется в соединение треугольником. При соединении треугольником двигатель получает ток полной нагрузки по мере необходимости.

Во время периода пуска, когда обмотки статора соединены пуском, каждая фаза статора получает напряжение VL / √3, где VL — линейное напряжение. Как мы знаем, крутящий момент прямо пропорционален напряжению. Следовательно, пусковой крутящий момент, необходимый для запуска двигателя, также составляет одну треть крутящего момента, полученного при пуске по треугольнику.

Пуск со звезды на треугольник — один из широко используемых методов пуска асинхронного двигателя. В качестве другого пускателя также используется пускатель автотрансформатора.

Автотрансформатор стартер

Этот метод пуска дороже любого другого предыдущего метода. Этот стартер сложен по конструкции и имеет более сложную работу.

Принцип работы автотрансформаторного пускателя такой же, как у пускателя со звезды на треугольник. Пусковой ток асинхронного двигателя уменьшается за счет подачи пониженного начального напряжения питания.Пусковой ток и пусковой момент достигаются правильным отключением автотрансформатора.

На рисунке изображен автотрансформаторный пускатель. Пускатели этого типа подходят как для двигателей с подключением по схеме звезды, так и треугольника. После периода пуска этот стартер отключится, и двигатель получит напряжение полной нагрузки.

Контроль сопротивления ротора асинхронного двигателя

Выше мы видели три пускателя для эффективного пуска I.M., но в случае асинхронного двигателя с контактным кольцом запустить двигатель было бы намного проще.

В асинхронном двигателе с контактным кольцом мы можем добавить внешнее сопротивление в цепь ротора через контактное кольцо и щетки. В начальный период сопротивление ротора устанавливается на максимальное значение, и постепенно сопротивление уменьшается с увеличением скорости, пока не станет равным нулю.

Этот метод более громоздкий и более дорогой по сравнению с другим методом. Кроме того, он вызывает значительный нагрев при прохождении сильного тока через внешнее сопротивление. Пусковая частота также регулируется этим методом.

На рисунке показано подключение внешнего сопротивления в роторе асинхронного двигателя.

Этот метод не получил широкого распространения. В большинстве отраслей промышленности для запуска используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и пускателем.

Заключение

Трехфазный асинхронный двигатель — это обычно самозапускающийся двигатель. Для пуска асинхронного двигателя не требуется указывать внешний пусковой момент, но пускатель снабжен асинхронным двигателем для ограничения пускового тока.

Трехфазный асинхронный двигатель, снабженный различными пускателями, такими как пускатель со звезды на треугольник, пускатель автотрансформатора, пускатель прямого включения и т.

Разное