Как запустить асинхронный электродвигатель

6

5.7. Способы и схемы пуска электроприводов с асинхронными двигателями

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором являются основным приводом большинства судовых механизмов, не требующих широкого регулирования частоты вращения. Они просты в изготовлении и эксплуатации, обладают высокой надежностью и долговечностью, имеют сравнительно низкую стоимость.

Пусковые свойства асинхронного двигателя оцениваются его пусковы­ми характеристиками:

значением пускового тока Iп или его кратностьюIп/Iном;

значением пускового Мп или его кратностью Мп/Мп ном;

продолжительностью и плавностью пуска двигателя в ход;

сложностью пусковой операции;

экономичностью пусковой операции (стоимостью и надежностью пусковой аппаратуры), а также потерями энергии в ней.

Значение пускового тока

,………………….(7)

где R₁ иX₁ – активное и индуктивное сопротивления статора, аR₂ и Х₂ – приведённые активное и индуктивное сопротивления ротора.

Из анализа (7) следует, что улучшить пусковые свойства двигателя можно увеличением активного сопротивления цепи ротора R_2, так как в этом случае уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. Уменьшение напряженияU₁, влияет благоприятно наIп (уменьшая его значение), однако пусковой момент Мп при этом также уменьшается. Возможность применения того или иного способа улучшения пусковых характеристик определяется видом двигателя, условиями эксплуатации требованиями к нему.

Управление приводом для нереверсивных механизмов заключается чаще всего в дистанционном пуске и отключении электродвигателя. Схема такого рода легко может быть автоматизирована посредством замены кнопок ручного управления на устройство, замыкающее или размыкающее контакты при достижении порогового значения параметра, когда необходимо включить или выключить электродвигатель.

а) Наиболее простой способ подключения асинхронного двигателя – прямой пуск посредством магнитного пускателя (рис.5.18).

Здесь при нажатии кнопки SB2 (Пуск) получает питание катушка линейного контактора КМ, и двигатель включается на сеть. Нажатием кнопкиSB1 (Стоп) катушка КМ теряет питание, и двигатель отключается от сети. При перегрузке электродвигателя размыкается контакт теплового реле КК, который также обесточивает цепь контактора КМ. Пусковой ток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при прямом включении на сеть достигает (6-7)I_ном. Если, например, мощность пускаемого двигателя составляет 30% мощности работающего генератора, то такой большой пусковой ток вызывает резкое кратковременное снижение напряжения сети, называемое провалом напряжения на 15-20%. При большей относительной мощности двигателя провал напряжения значительно увеличивается, что может привести к отключению магнитных пускателе работающих электроприводов, к всплеску тока генератора и срабатыванию его защиты и т.п. Поэтому двигатели соизмеримой с генератором мощности на судах пускаются по специальным схемам, которые ограничивают силу пускового тока.

Рис.5.18. Схема прямого пуска АД.

б) Пуск с включением резисторов в цепь статора (рис.5.19). Разгон двигателя осуществляется в две ступени. На первой в цепь всех трех фаз включается сопротивление, которое на второй степени шунтируется контактами контактора ускорения КМ2:1. Время работы на пусковой ступени контролируется электромагнитным реле времени КТ1. Схема работает следующим образом. При нажатии кнопки SB1 (Пуск) получает питание реле КТ1, которое своими контактами КТ1:1 шунтирует кнопкуSB1 и включает контактор ускорения КМ2, а он размыкает свои контакты КМ2:1, шунтирующие пусковые сопротивления и тем самым подготавливает схему к пуску. Контактор КМ2 замыкает цепь линейного контактора КМ1, который подключает двигатель на сеть через пусковое сопротивлениеR. Блок-контакт КМ1:3 шунтирует кнопкуSB1 и контакт КМ2:2, обеспечивая питание катушки КМ1. Второй блок-контакт КМ1:2 разрывает цепь питания реле КТ1, которое с выдержкой времени размыкает свой контакт в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 своими контактами КМ2:1 шунтирует пусковое сопротивлениеR.

Пусковое сопротивление Rограничивает пусковой ток до необходимого значения

;

где R_.П– соответственно активное сопротивление двигателя в пусковом режиме.

Следует иметь в виду, что это сопротивления при разгоне не остаются постоянными, так как входящие в них приведенные сопротивления ротора зависят от скольжения. Потеря напряжения U=I_пRв пусковом сопротивлении уменьшает напряжение на статоре двигателяU_д.

Рис.5.19. Схема (а) и график (б) пуска АД введением пускового сопротивления в цепь

Для асинхронного двигателя момент на валу пропорционален квадрату напряжения. Поэтому пусковая механическая характеристика при включенном в цепь статора резистора (кривая 1, рис.5.19, б) имеет значительно меньший пусковой момент, чем при номинальном напряжении (М_п1М_п2), характерном для прямого включения двигателя на сеть (кривая 2). Может случиться так, что при выборе пускового сопротивленияR_Пдля уменьшения пускового тока оно окажется настолько большим, что пусковой момент М_п1будет недостаточен для преодоления момента сопротивления и пуск станет невозможным.

в) Автотрансформаторный пуск (рис.5.20) предусматривает пусковое подключение двигателя от источника пониженного напряжения – автотрансформатора. Здесь пусковой ток, потребляемый из сети за счет трансформации напряжения, меньше, чем ток, потребляемый двигателем при прямом пуске. Это приводит к тому, что в рассматриваемой схеме в отличие от предшествующих уменьшение пускового тока, происходит в той же степени, что и при уменьшении пускового момента на двигателе.

Схема автотрансформаторного пуска имеет повышенную стоимость и ее использование оправдано, когда другие более дешевые схемы не обеспечивают необходимого снижения пускового тока. Работа схемы происходит следующим образом. При нажатии кнопки SB2 включается контактор КМ2, который контактом КМ2:1 подключает автотрансформаторTVи шунтирует кнопкуSB2, а также подает питание на линейный контактор КМ1. Двигатель подключается к сети черезTV, реле времени КТ1 клапанного типа включается блок-контактом КМ1:2. Через отрезок времениtконтакт КТ1:1 замкнет цепь питания контактора ускорения КМ3, который своим контактом КМ3:1 шунтирует автотрансформатор и подключает двигатель прямо на сеть. Блок-контакт КМ3:2 размыкает цепь питания контактора КМ2, который, в свою очередь, разомкнет цепь автотрансформатора. Второй блок-контакт КМ3:3 сохранит цепь питания контактора КМ1.

Рис.5.20. Схема автотрансформаторного пуска АД

г) Пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник осуществляется по схеме, изображенной на рис.5.21. При пуске обмотка статора соединена звездой, пусковое напряжение на фазе будет в раз меньше номинального, что приведёт к уменьшению пускового тока в 3 раза. Вместе с тем, пусковой момент, пропорциональный квадрату напряжения, уменьшится также в три раза, что не всегда допустимо, особенно для механизмов, обладающих значительным статическим моментом сопротивления.

Схема работает следующим образом. При нажатии кнопки SB2 получает питание электромагнитное реле времени КТ1, подключающее контактор КМ2 (звезда), который своими главными контактами КМ2:1 замыкает трехфазную обмотку статора по схеме звезда, а вспомогательными контактами КМ2:3 включает линейный контактор КМ1 и разрывает цепь контактора КМ3 (треугольник). Контактор КМ1 своими главными контактами КМ1:1 подключает двигатель к сети, а блок- контактами КМ1:4 шунтирует кнопку пускSB2. В тоже время блок-контакт КМ1:2 обесточивает реле времени КТ1, которое отпускает с выдержкой времени и своим контактом КТ1:1 обесточивает контактор КМ2, который размыкает соединение звезда. Блок-контакт КМ2:3 замыкает цепь контактора КМ3, который собирает схему соединений треугольник. Работа контакторов КМ1, КМ2, КМ3 электрически взаимно сблокирована соответствующими блок-контактами, исключающими непредусмотренную или неправильную последовательность соединений.

Рис.5.21. Схема пуска АД переключением обмотки статора со звезды на

д) Плавный пуск электродвигателей переменного тока. В настоящее время широко начинают применяться устройства плавного пуска электродвигателей переменного тока на базе тиристорных коммутаторов и преобразователей. За счёт плавного разгона ЭД удаётся достигнуть значительного уменьшения величины пускового тока и тем самым ограничить его влияние на напряжение судовой сети.

Современное устройство плавного пуска представляет собой нереверсивный трехфазный тиристорный коммутатор (ТК) с многофункциональной системой управления (СУ) на базе микропроцессорного контроллера (МК) и развитым пользовательским интерфейсом, аппаратно обеспечиваемым устройством ввода-вывода дискретных сигналов (УВВ). Принцип действия и устройство пускателя поясняет функциональная схема, приведенная на рис. 5.22.

Рис. 5.22 Устройство плавного пуска

Основным силовым элементом ТК является тиристорный ключ, представляющий собой цепную схему, состоящую из ряда последовательно соединенных звеньев, а каждое звено — два включенных встречно-параллельно тиристора. Для выравнивания напряжения между последовательно включенными тиристорами в статических и динамических режимах параллельно каждому звену включены резисторная и резисторно-ёмкостная цепи, а также датчик состояния тиристоров.

Информация о состоянии тиристоров передается в систему управления по оптоволоконному кабелю. Каждый из тиристоров ключа имеет свой импульсный трансформаторный узел управления. Для уменьшения разброса во временах включения тиристоров, включенных последовательно, первичные обмотки их импульсных трансформаторов соединены последовательно. Потенциальное разделение между высоковольтной силовой частью и низковольтной системой управления осуществляется с помощью оптоволоконного кабеля и импульсных трансформаторов.

В Триол АС15 имеется три описанных выше тиристорных ключа по числу фаз питания. Изменяя угол управления (включения) тиристоров можно регулировать подводимое к статорной обмотке двигателя напряжение и, соответственно, ток. Снижение подводимого к статорной обмотке двигателя напряжения позволяе уменьшить токи в динамических режимах (при пуске) и избежать ударных нагрузок на механизм. Наличие регулятора тока обеспечивает поддержание заданного значения тока практически в течение всего времени разгона с помощью увеличения напряжения на выходе ТК. Это достигается уменьшением угла управления тиристоров. Разгон с заданным значением пускового тока продолжается до тех пор, пока текущее значение угла управления тиристорами больше также изменяющегося угла сдвига между первыми гармониками напряжения и тока. Когда это соотношение не соблюдается, что имеет место в конце пуска, тиристоры открываются полностью. К этому моменту, однако, ток уже не должен превышать заданного значения при правильно настроенных параметрах пускового устройства.

Изменяя коэффициент усиления и постоянную интегрирования регулятора тока, а также начальное значение угла открывания тиристоров и величину (кратность) пускового тока можно получить требуемые динамические характеристики. Следует учесть, что величина пускового тока не должна превосходить номинального значения тока, указанного в паспорте конкретного пускового устройства. В Триол АС15 при нагрузках, значительно меньших номинального значения, предусматривается режим энергосбережения, при котором за счет изменения угла управления тиристорами привод работает с пониженным напряжением. Пускатель может осуществлять торможение двигателя:

— выбегом, путем снятия управляющих импульсов с тиристоров ТК;

— скатом, путем снижения подводимого к статорной обмотке электродвигателя напряжения (плавным увеличением углов управления тиристорами ТК);

— динамическим торможением, путем подачи иа статорную обмотку двигателя постоянного по направлению напряжения.

Датчики тока ДТ1, ДТ2 на трансформаторах тока в силовом канале АС15 служат для контроля, регулирования и измерения величины пускового или нагрузочного тока электродвигателя, в т.ч. для защиты от токов перегрузки и короткого замыкания.

Датчики напряжения ДН1 и ДН2 на высоковольтных трансформаторах напряжения служат для синхронизации системы управления с силовой питающей сетью, контроля наличия всех фаз силового напряжения и правильности их чередования.

Многоканальный источник питания ИП преобразует сетевое переменное напряжение 380 В в систему напряжений постоянного тока требуемых уровней и степени стабильности, гальванически связанных и не связанных между собой, для питания устройств правления.

Микропроцессорный контроллер МК осуществляет формирование режимов работы устройства с заданными параметрами с помощью сигналов управления: сигналов управления тиристорами, сигналов защиты и аварийного отключения АС15, приёма и пер

дачи внешних управляющих, задающих и информационных сигналов.

Устройство ввода/вывода УВВ предназначено для приёма и передачи внешних управляющих сигналов.

УВВ имеет набор дискретных входов и выходов. Во входные и выходные цепи УВВ включены устройства гальванической развязки для потенциального разделения с внешними управляющими цепями. Формирователи импульсов ФИ (драйверы) предназначены для формирования требуемых уровней управляющих сигналов тиристоров, гальванического разделения силовых цепей и цепей управления тиристоров и МК. В составе устройства предусмотрен встроенный пульт управления ПУ, который содержит клавиатуру для управления режимами работы, задания и программирования параметров, а также элементы индикации и сигнализации для отображения значений па_

раметров и диагностирования. По согласованию с Заказчиком в комплект поставки может входить пульт дистанционного управления (ПДУ), функции которого аналогичны ПУ.

Для удобства работы оператора программируемые и информационные параметры устройства сведены в функциональные группы. Далее по тексту ссылки а соответствующие параметры даны в форме [ХХ YY],

где ХХ — № группы, YY — № параметра.

Ниже на рис. 1.2 … рис. 1.4 проиллюстрировано выполнение отдельных технологических процедур в процессе пуска и в процессе останова двигателя соответственно.торный ключ, представляющий собой цепную схему, состоящую из ряда последовательно соединенных

звеньев, а каждое звено — два включенных встречно-параллельно тиристора. Для выравнивания напряжения между последовательно включенными тиристорами в

статических и динамических режимах параллельно каждому звену включены резисторная и резисторно_емкостная цепи, а также датчик состояния тиристоров. Информация о состоянии тиристоров передается в систему управления по оптоволоконному кабелю. Каждый из тиристоров ключа имеет свой импульсный трансформаторный узел правления. Для уменьшения разброса во временах включения тиристоров, включенных послдовательно, первичные обмотки их импульсных трансформаторов соединены последовательно. Потенциальное разделение между высоковольтной силовой частью и низковольтной системой управления осуществляется с помощью оптоволоконного кабеля и импульсных трансформаторов. В Триол АС15 имеется три описанных выше тиристорных ключа по числу фаз питания. Изменяя угол управления (включения) тиристоров можно регулировать подводимое к статорной обмотке двигателя напряжение и, соответственно, ток. Снижение подводимого к статорной обмотке двигателя напряжения позволяет уменьшить токи в динамических режимах (при пуске) и избежать ударных нагрузок на механизм. Наличие регулятора тока обеспечивает поддержание заданного значения тока практически в течение всего времени разгона с помощью увеличения напряжения на выходе ТК. Это достигается уменьшением угла управления тиристоров. Разгон с заданным значением пускового тока продолжается до тех пор, пока текущее значение угла управления тиристорами больше также изменяющегося угла сдвига между первыми гармониками напряжения и тока. Когда это соотношение не соблюдается, что имеет место в конце пуска, тиристоры открываются полностью. К этому моменту, однако, ток уже не должен превышать заданного значения при правильно настроенных параметрах пускового устройства.

Несколько способов пуска асинхронного двигателя

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

Прямой пуск

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

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

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

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

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

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

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

Прямой запуск двигателя обладает преимуществами:

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

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

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

Пуск с понижением напряжения

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

Для понижения напряжения существует три способа:

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

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

Соединение ротора с реостатом во время включения

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

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

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

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

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

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

Запуск в ход однофазного мотора

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

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

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

Применение сопротивления при пуске

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

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

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

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

Использование конденсатора

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

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

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

Способы пуска асинхронного двигателя

Прямой пуск асинхронного двигателя «звезда-треугольник»

Существуют различные способы пуска асинхронного двигателя. Непосредственное подключение агрегата к сети – это прямой пуск асинхронного двигателя, который применим для моторов с короткозамкнутым ротором. При проектировании подобных устройств специалисты разрабатывают конструктивное решение, при котором пусковые токи, возникающие в обмотке статора, не провоцируют большое механическое усилие и не перегревают обмотку.

В связи с этим прямой пуск асинхронного двигателя высокой мощности невозможен, поскольку он приводит падению напряжения (больше 15%) в сети. Это, в свою очередь, ведет к неустойчивой работе пусковой аппаратуры, провоцирует подгорание контактов и, как результат – пуск асинхронного двигателя становится невозможен.

Для снижения пускового тока пуск асинхронного двигателя производится при пониженном напряжении.

Пуск асинхронного двигателя, который работает при соединении обмотки статора треугольником и фазное напряжение соответствует напряжению сети, производится путем переключения обмотки статора со звезды на треугольник.

В момент подключения переключатель устанавливается в положение, когда обмотка статора соединена звездой. Это приводит к уменьшению фазного напряжения на статоре и тока в фазных обмотках мотора.

В положении «звезда» фазный ток равен линейному, тогда как в положении «треугольник» он ниже линейного. Таким образом, при включении, когда ротор наберет скорость близкую к номинальной, переключатель переводят в положение треугольник. Возникающий перепад тока, как правило, невелик и не оказывает воздействия на работу сети питания.

Поскольку снижение фазного напряжения приводит к существенному уменьшению пускового момента, это является серьезным недостатком.

Пуск асинхронного двигателя может производиться при помощи автотрансформаторов и реакторов. Как и прочие способы пуска асинхронного двигателя, он основан на уменьшении подводимого напряжения и характеризуется снижением пускового момента.

Схема пуска асинхронного двигателя разрабатывается таким образом, чтобы создавать при небольшом токе большой пусковой момент. В отличие от прямого подключения специальное устройство пуска асинхронного двигателя обеспечивает постепенный разгон и торможение двигателя, что достигается благодаря подаче линейно изменяющегося напряжения от начального до номинального значения.

Способы пуска асинхронного двигателя с помощью УПП (устройства плавного пуска)

Пуск звезда-треугольник позволяет уменьшить пусковые токи, но не избавляет от рывков и не может плавно останавливать двигатель. Для плавного пуска асинхронного электродвигателя без рывков, необходимо устанавливать УПП. Устройства плавного пуска регулируют такие параметры как ток, напряжение, время пуска и останова что позволяет оптимизировать пусковые характеристики и продлить срок службы двигателя, а также связанных с ним механизмов.

Способы пуска асинхронного двигателя с помощью преобразователя частоты (частотника)

Если кроме мягкого пуска и останова, в процессе эксплуатации необходимо регулировать скорость или момент, то для этих целей применяют преобразователи частоты. Большинство преобразователей частоты имеют встроенный микроконтроллер на борту, для создания многофункциональных систем управления электроприводами, с возможностью интеграции в вышестоящие системы управления процессом. Кроме того, использование устройств плавного пуска и преобразователей частоты позволяет не только улучшить пусковые характеристики, но и сократить энергопотребление, так как при запуске двигатель потребляет значительно больше электроэнергии, чем в номинальном режиме.

Прямой пуск асинхронного двигателя описание схемы

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

Прямой пуск

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

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

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

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

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

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

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

Прямой запуск двигателя обладает преимуществами:

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

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

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

Пуск с понижением напряжения

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

Для понижения напряжения существует три способа:

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

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

Соединение ротора с реостатом во время включения

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

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

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

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

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

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

Запуск в ход однофазного мотора

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

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

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

Применение сопротивления при пуске

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

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

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

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

Использование конденсатора

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

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

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

Схема пуска асинхронного двигателя

Всем привет. Тема сегодняшней статьи это схема пуска асинхронного двигателя. Как по мне, то эта схема самая простоя, какая только может быть в электротехнике. В этой статье я вам приготовил две схемы. На первом рисунке будет схема с предохранителем для защиты цепей управления, а на втором будет без предохранителя. Отличие этих схем в том, что предохранитель служит как дополнительный элемент для защиты цепи от короткого замыкания и так же как защита от самопроизвольного включения. К примеру, если вам нужно выполнить какие-то работы на электроприводе, то вы разбираете электрическую схему путём выключения автомата и дополнительно ещё нужно вынуть предохранитель и после этого уже можно приступать к работе.

И так рассмотрим первую схему. Для увеличения картинки нажмите на неё.

Рисунок 1. Пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

QF – любой автоматический выключатель.

KM – электромагнитный пускатель или контактор. Также этими буквами на картинке я обозначил катушку пускателя и блок-контакт пускателя.

KK – любое тепловое реле, а также контакт теплового реле.

КК – тепловое реле, контакты теплового реле.

Теперь опишем сам процесс запуска двигателя.

Всю эту схему можно условно разделить на силовую – это то что находится слева, и на схему управления – это то что находиться справа. Для начала на всю электрическую цепь нужно подать напряжение путём включения автомата QF. И напряжение подаются на неподвижные контакты пускателя и на цепь управления. Далее нажимаем кнопку пуска SB2, при этом действии напряжение подается на катушку пускателя и он втягивается и подаётся также напряжение на обмотки статора и электродвигатель начинает вращаться. Одновременно с силовыми контактами на пускателе замыкаются и блок-контакты КМ через которые подаётся напряжение на катушку пускателя и кнопку SB2 можно отпустить. На этом процесс запуска уже окончен, как Вы сами видите всё очень легко и просто.

Рисунок 2. Пуск асинхронного электродвигателя. В цепи управления нет предохранителя. Для увеличения картинки нажмите на неё.

Для того чтобы прекратить работу электродвигателя, достаточно всего лишь нажать на кнопку SB1. Этим действием мы разрываем цепь управления и прекращается подача напряжения на катушку пускателя, и силовые контакты размыкаются и как следствие пропадает напряжение на обмотках статора, и он останавливается. Останавливать так же легко, как и запускать.

Вот в принципе и вся схема пуска асинхронного двигателя. Если статья вам чем то помогла, то поделитесь нею в соц. сетях, а так же подпишитесь на обновления блога.

Схема пуска электродвигателя – советы электрика

Схема пуска асинхронного двигателя

Всем привет. Тема сегодняшней статьи это схема пуска асинхронного двигателя. Как по мне, то эта схема самая простоя, какая только может быть в электротехнике. В этой статье я вам приготовил две схемы. На первом рисунке будет схема с предохранителем для защиты цепей управления, а на втором будет без предохранителя.

Отличие этих схем в том, что предохранитель служит как дополнительный элемент для защиты цепи от короткого замыкания и так же как защита от самопроизвольного включения.

К примеру, если вам нужно выполнить какие-то работы на электроприводе, то вы разбираете электрическую схему путём выключения автомата и дополнительно ещё нужно вынуть предохранитель и после этого уже можно приступать к работе.

И так рассмотрим первую схему. Для увеличения картинки нажмите на неё.

Рисунок 1. Пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

QF – любой автоматический выключатель.

KM – электромагнитный пускатель или контактор. Также этими буквами на картинке я обозначил катушку пускателя и блок-контакт пускателя.

KK – любое тепловое реле, а также контакт теплового реле.

КК – тепловое реле, контакты теплового реле.

Теперь опишем сам процесс запуска двигателя.

Всю эту схему можно условно разделить на силовую – это то что находится слева, и на схему управления – это то что находиться справа. Для начала на всю электрическую цепь нужно подать напряжение путём включения автомата QF. И напряжение подаются на неподвижные контакты пускателя и на цепь управления.

Далее нажимаем кнопку пуска SB2, при этом действии напряжение подается на катушку пускателя и он втягивается и подаётся также напряжение на обмотки статора и электродвигатель начинает вращаться. Одновременно с силовыми контактами на пускателе замыкаются и блок-контакты КМ через которые подаётся напряжение на катушку пускателя и кнопку SB2 можно отпустить.

На этом процесс запуска уже окончен, как Вы сами видите всё очень легко и просто.

Рисунок 2. Пуск асинхронного электродвигателя. В цепи управления нет предохранителя. Для увеличения картинки нажмите на неё.

Для того чтобы прекратить работу электродвигателя, достаточно всего лишь нажать на кнопку SB1. Этим действием мы разрываем цепь управления и прекращается подача напряжения на катушку пускателя, и силовые контакты размыкаются и как следствие пропадает напряжение на обмотках статора, и он останавливается. Останавливать так же легко, как и запускать.

Вот в принципе и вся схема пуска асинхронного двигателя. Если статья вам чем то помогла, то поделитесь нею в соц. сетях, а так же подпишитесь на обновления блога.

С уважением Семак Александр!

Схема электродвигателя — способы подключения и запуска двигателя. Обзор типовых конфигураций и принципа работы

Работа внушительной части приборов, используемых в быту и на производстве, обеспечивается электродвигателями с различными спецификациями. Изучив технические характеристики, схемы соединения к электропитанию и подключения фаз двигателей, их можно использовать вторично в самодельных станках, насосных и вентиляционных системах.

Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей

Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей. Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки.

Замкнутые на кругах стержни входят в пазы сердечника, где при индукции тока создается поле уравновешивающее электромагнитное поле катушки. Для того, чтобы после подключения к сети мотор заработал, нужен стартовый толчок.

В некоторых случаях, например на точильном станке двигатель можно запустить вручную, простым вращательным движением вала.

Можно также снабдить самодельный инструмент дополнительной стартовой обмоткой или частотным преобразователем, который обеспечит плавный запуск мотора. Начало вращения в асинхронных двигателях с трехфазной обмоткой статора происходит автоматически, благодаря чередованию фаз

Как видно на структурной схеме, в коллекторном электродвигателе имеются рабочая и пусковая обмотки. Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки.

Подключение электромотора на самодельных устройствах

Перед использованием электродвигателя нужно навести справки о его типе и особенностях конструкции. Единственной доступной информацией при этом может быть лишь серийная маркировка на корпусе, остальное — мощность, тип, возможные системы управления двигателем — придется поискать в технических справочниках.

Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий. Для этого, после визуального осмотра на предмет следов возгорания, при помощи мультиметра нужно сделать прозвон всех контактов и корпуса, затем проверить обмотки и выводы, и также конденсаторы при наличии.

Запуск двигателя коллекторного типа

Коллекторные двигатели компактны и работают на высоких оборотах. Ими оснащаются малогабаритные бытовые приборы, например, миксеры, мясорубки, кофемолки и стиральные машины, а также ручные инструменты — дрели, шуруповёрты, дисковые пилы и т. п.

На фото — схема подключения такого электродвигателя к питанию 220В через простой замыкающий выключатель. Кнопка в зажатом положении подает ток на обмотки статора и ротора. При двух разных обмотках на статоре можно сделать перемычку для переключения скоростей.

Способы подключения асинхронных двигателей

Различные модели асинхронных двигателей используются в бытовых кондиционерах, в насосных системах и аппаратуре промышленного назначения. Они, как правило, оснащаются преобразователями частоты, которые в зависимости от предназначения, выполняют постепенный набор оборотов при включении, или плавное, не ступенчатое, переключение скоростей.

Схема подключения обычно дается прямо на корпусе, где маркируются выводящие провода пусковой и рабочей обмотки. В других случаях их можно определить при помощи замеров сопротивления. Величина в Омах в двух вариантах последовательного соединения должна в сумме быть равной показателю сопротивления пары обмоток ротора и статора.

Конденсаторы могут быть установлены по схеме подключения к статорной обмотке, для обеспечения пуска электродвигателя, или в качестве рабочего устройства, подсоединенного к основной обмотке. Возможен и комбинированный вариант с двумя конденсаторами.

Емкость теплообменника зависит от мощности мотора в расчете 7мкФ на 100Вт. Чрезмерный нагрев корпуса после запуска свидетельствует о недостаточной емкости подключенных конденсаторов. Если наблюдается спад мощности и замедление оборотов, следует уменьшить емкость.

Трехфазными двигателями, отличающимися большой мощностью и возможностью автоматического старта оборудуют деревообрабатывающие и токарные станки. К трехфазной сети питания такие моторы подсоединяются в двух конфигурациях: треугольной или в виде звезды.

Частотные преобразователи — важный элемент системы управления двигателем, могут быть заменены симисторами для плавного пуска, которые подключаются по трехфазной схеме. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Фото схем электродвигателя

Схема подключения трехфазного электродвигателя к трехфазной сети

При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?

Схемы подключения

Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Существует две схемы подключения:

Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.

Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.

Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.

Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.

Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.

Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.

При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.

Схема звезда-треугольник

Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов.

Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.

Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.

Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.

Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель

В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Схема подключения трёхфазного электродвигателя

Типовая схема подключения трёхфазного электродвигателя состоит из самого электродвигателя, магнитного пускателя и защиты от сверхтоков (автоматический выключатель – автомат).

Схемы подключения могут быть разными, в зависимости от магнитного пускателя, точнее от рабочего напряжения его катушки К – 220 в или 380 в, от наличия теплового реле, которое подключается последовательно с катушкой пускателя. Превышения тока, потребляемого электродвигателем вызывает размыкание контактов теплового реле, что приводит к обесточиванию катушки и отключению электродвигателя.

Схема подключения трёхфазного электродвигателя

Обозначения: 1 – выключатель автоматический (3х-полюсный автомат), 2 – тепловое реле с размыкающими контактами, 3 – группа контактов магнитного пускателя, 4 – катушка магнитного пускателя (в данном случае рабочее напряжение катушки – 220 в), 5 – блок-контакт нормально разомкнутый, 6 – кнопка “Пуск”, 7 – кнопка “Стоп”.

Отличие этих схем подключения электродвигателей состоит в использовании разных магнитных пускателей в этих схемах. В первом случае используется магнитный пускатель с рабочим напряжением катушки 4 – 220 в; для её питания используется фаза С (можно любую другую) и ноль – N.

Во втором случае электродвигатель подключается через магнитный пускатель с катушкой 4 на 380 в. Для её питания используются фазы B и С.

Защита электродвигателей. Схема защиты электродвигателя

При эксплуатации асинхронных электродвигателей, как и любого другого электрооборудования, могут возникнуть неполадки – неисправности, часто приводящие к аварийному режиму работы, повреждению двигателя. преждевременному выходу его из строя.

Прежде, чем перейти к способам защиты электродвигателей стоит рассмотреть основные и наиболее частые причины возникновения аварийной работы асинхронных электродвигателей:

· Однофазные и межфазные короткие замыкания – в кабеле, клеммной коробке электродигателя, в обмотке статора (на корпус, межвитковые замыкания).

Короткие замыкания – наиболее опасный вид неисправности в электродвигателе, т. к. сопровождается возникновением очень больших токов, приводящих к перегреву и сгоранию обмоток статора.

· Тепловые перегрузки электродвигателя – обычно возникают, когда вращение вала сильно затруднено (выход из строя пошипника, попадание мусора в шнек, запуск двигателя под слишком большой нагрузкой, либо его полная остановка).

Частой причиной тепловой перегрузки электродвигателя, приводящей к ненормальному режиму работы является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к значительному увеличению тока (в два раза превышающего номинальный) в статорных обмотках двух других фаз.

Результат тепловой перегрузки электродвигателя – перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящее к замыканию обмоток и негодности электродвигателя.

Защита электродвигателей от токовых перегрузок заключается в своевременном обесточивании электродвигателя при появлении в его силовой цепи или цепи управления больших токов, т. е. при возникновении коротких замыканий.

Для защиты электродвигателей от коротких замыканий применяют плавкие вставки, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, подобранные таким образом, чтобы они выдерживали большие пусковые сверхтоки, но незамедлительно срабатывали при возникновении токов короткого замыкания.

Для защиты электродвигателей от тепловых перегрузок в схему подключения электродвигателя включают тепловое реле, имеющее контакты цепи управления – через них подаётся напряжение на катушку магнитного пускателя.

При возникновении тепловых перегрузок эти контакты размыкаются, прерывая питание катушки, что приводит к возврату группы силовых контактов в исходное состояние – электродвигатель обесточен.

Простым и надёжным способом защиты электродвигателя от пропадания фаз будет добавление в схему его подключения дополнительного магнитного пускателя:

Включение автоматического выключателя 1 приводит к замыканию цепи питания катушки магнитного пускателя 2 (рабочее напряжение этой катушки должно быть

380 в) и замыканию силовых контактов 3 этого пускателя, через который (используется только один контакт) подаётся питание катушки магнитного пускателя 4.

Включением кнопки «Пуск» 6 через кнопку «Стоп» 8 замыкается цепь питания катушки 4 второго магнитного пускателя (её рабочее напряжение может быть как 380 так и 220 в), замыкаются его силовые контакты 5 и на двигатель подаётся напряжение.

При отпускании кнопки «Пуск» 6 напряжение с силовых контактов 3 пойдет через нормально разомкнутый блок-контакт 7, обеспечивая неразрывность цепи питания катушки магнитного пускателя.

Как видно из этой схемы защиты электродвигателя, при отсутствии по каким-то причинам одной из фаз напряжение на электродвигатель поступать не будет, что предотвратит его от тепловых перегрузок и преждевременный выход из строя.

Схемы подключения электродвигателя. Звезда, треугольник, звезда – треугольник

Существует два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей: подключение звезда и подключение треугольник.

При соединении трёхфазного электродвигателя звездой концы его статорных обмоток сводятся вместе, соединяясь в одной точке, а на начала обмоток подаётся питание.

При соединении трёхфазного электродвигателя треугольником обмотки статора соединяются последовательно – конец одной обмотки соединён с началом следующей.

Клеммные колодки электродвигателей и схемы соединения обмоток (рис.2):

Не вдаваясь в подробности теоретических основ электротехники можно сказать, что электродвигатели с обмотками, соединёнными звездой работают намного мягче, чем с соединением обмоток в треугольник, однако при соединении обмоток звездой двигатель не способен развить полную мощность. При соединении обмоток треугольником двигатель работает на полную паспортную мощность (примерно в 1,5 раз больше, чем при соединении звездой), но имеет очень большие значения пусковых токов.
Поэтому целесообразно (особенно для электродвигателей большой мощности) подключение по схеме звезда – треугольник; запуск осуществляется по схеме звезда, после чего (когда электродвигатель «набрал обороты»), происходит автоматическое переключение на схему треугольник.

Схема управления:

Подключение оперативного напряжения через контакт NC (нормально закрытый) реле времени К1 и контакт NC К2, в цепи катушки пускателя К3.

Включение пускателя К3, размыкает контакт К3 в цепи катушки пускателя К2 (блокировка случайного включения) и замыкает контакт К3, в цепи катушки магнитного пускателя К1 – он совмещен с контактами реле времени.

При включении пускателя К1 замыкается контакт К1 в цепи катушки магнитного пускателя К1 и одновременно включается реле времени, размыкается контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К3, замыкает контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К2.

Отключение пускателя К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки магнитного пускателя К2. Включение пускателя К2, размыкает контакт К2 в цепи катушки пускателя К3.

Из рисунка 3 видно, что когда на начала обмоток 1, 2 и 3 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся рабочее напряжение, срабатывает магнитный пускатель К3. Его силовые контакты К3 соединяют концы обмоток 4, 5 и 6 – обмотки двигателя соединены звездой.

Далее срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2 – замыкаются силовые контакты К2 и подаётся напряжение на концы обмоток электродвигателя 4, 5 и 6. Теперь электродвигатель включен по схеме треугольник.

Трёхфазный двигатель – в однофазную сеть

Пожалуй, наиболее распространённый и простой способ подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть при отсутствии питающего напряжения

380 в – это способ с применением фазосдвигающего конденсатора, через который запитывается третья обмотка электродвигателя.
Перед тем, как подключать трехфазный электродвигатель в однофазную сеть убедитесь, что его обмотки соединены “треугольником” (см. рис. ниже, вариант 2), т. к. именно это соединение даст минимальные потери мощности 3х-фазного двигателя при включении его в сеть

Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным в однофазную сеть с такой схемой соединения обмоток может составлять до 75% его номинальной мощности. При этом частота вращения двигателя практически не отличается от его частоты при работе в трёхфазном режиме.

На рисунке показаны клеммные колодки электродвигателей и соответствующие им схемы соединения обмоток. Однако, исполнение клеммной коробки электродвигателя может отличаться от показанного ниже – вместо клеммных колодок, в коробке может располагаться два разделённых пучка проводов (по три в каждом).

Эти пучки проводов представляют собой “начала” и “концы” обмоток двигателя. Их необходимо «прозвонить», чтобы разделить обмотки друг от друга и соединить по нужной нам схеме “треугольник” – последовательно, когда конец одной обмотки соединяется с началом другой т. д (С1-С6, С2-С4, С3-С5).

При включении трёхфазного электродвигателя в однофазную сеть, в схему “треугольник” добавляются пусковой конденсатор Сп, который используется кратковременно (только для запуска) и рабочий конденсатор Ср.

В качестве кнопки SB для запуска эл. двигателя небольшой мощности (до 1,5 кВт) можно использовать обычную кнопку “ПУСК”, применяемую в цепях управления магнитных пускателей.

Для двигателей большей мощности стоит заменить её на коммутационный аппарат помощнее – напр, автомат. Единственным неудобством в этом случае будет необходимость ручного отключения конденсатора Сп автоматом после того как электродвигатель наберёт обороты.

Таким образом, в схеме реализована возможность двухступенчатого управления электродвигателем, уменьшая общую ёмкость конденсаторов при “разгоне” двигателя.

Если мощность двигателя невелика (до 1 кВт), то запустить его можно будет и без пускового конденсатора, оставив в схеме лишь рабочий конденсатор Ср.

Рассчитать ёмкость рабочего конденсатора можно формулой:

• С раб = 4800 • I / U, мкФ – для двигателей, включенных в однофазную сеть с соединением обмоток “треугольник”.

• С раб = 2800 • I / U, мкФ – для двигателей, включенных в однофазную сеть с соединением обмоток “звезда”.

Это наиболее точный способ, требующий, однако, измерения тока в цепи электродвигателя. Зная номинальную мощность двигателя, для определения ёмкости рабочего конденсатора лучше воспользоваться следующей формулой:

С раб = 66·Р ном, мкФ, где Р ном – номинальная мощность двигателя.

Упростив формулу, можно сказать, что для работы трёхфазного электродвигателя в однофазной сети, ёмкость конденсатора на каждые 0,1 кВт его мощности должна составлять около 7 мкФ.

Так, для двигателя мощностью 1,1 кВт ёмкость конденсатора должна составлять 77 мкФ. Такую ёмкость можно набрать несколькими конденсаторами, соединёнными друг с другом параллельно (общая ёмкость в этом случае будет равна суммарной), используя следующие типы: МБГЧ, БГТ, КГБ с рабочим напряжением, превышающим напряжение в сети в 1,5 раза.

Рассчитав ёмкость рабочего конденсатора можно определить ёмкость пускового – она должна превышать ёмкость рабочего в 2-3 раза. Применять конденсаторы для запуска следует тех-же типов, что и рабочие, в крайнем случае и при условии очень кратковременного запуска можно применить электролитические – типов К50-3, КЭ-2, ЭГЦ-М, рассчитанных на напряжение не менее 450 в.

Реверсивная схема подключения электродвигателя – фазировка

Эта схема довольно часто используется для подключения трехфазного электродвигателя там, где необходимо оперативное управление направлением вращения вала двигателя – например, в гаражных воротах, насосах, различных погрузчиках, кран-балках и т. д.

Реверсирование двигателя реализуется изменением фазировки его питающего напряжения. Например, если порядок подключения фаз к клеммам трехфазного электродвигателя условно взять как L1, L2 ,L3, то направление вращения вала будет определенным, противоположным, чем при подключении, скажем, с фазировкой L3, L2,L1.

Особенностью реверсивной схемы подключения является использование в ней двух магнитных пускателей. Причем, их главные силовые контакты соединены между собой таким образом, что при срабатывании катушки одного из пускателей, фазировка питающего напряжения двигателя будет отличаться от фазировки при срабатывании катушки другого.

В схеме используется два магнитных пускателя.

При срабатывании первого пускателя KM1, его силовые контакты притягиваются (обведены зеленым пунктиром) и на обмотки электродвигателя поступает напряжение с фазировкой L1, L2, L3.

При срабатывании второго пускателя – КМ2, напряжение на двигатель пойдет через его силовые контакты КМ2 (обведены красным пунктиром) уже будет иметь фазировку L3, L2, L1.

Как видите, здесь магнитные пускатели подключены по стандартной схеме. Разве, что, в цепь каждой катушки последовательно включен нормально закрытый блок-контакт другого пускателя. Эта мера предотвратит замыкание в случае ошибочного одновременного нажатия обеих кнопок «Пуск».

Калькуляторы веса: Калькулятор веса сетки и проволоки Калькулятор веса оцинкованного листа Калькулятор веса гвоздей и саморезов

Калькулятор веса металлопроката

Статьи по самодельным станкам

Станок рабица своими руками

Станки с программным управлением

Самодельный шлакоблочный станок

Принцип действия электродвигателя

Схема подключения электродвигателя

Схема подключения электродвигателя во многом определяется условиями его эксплуатации. Например, подключение “звездой” обеспечивает большую плавность работы, но дает потерю мощности по сравнению с подключением “треугольником”.

Иногда бывает нужно подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть. В любом случае рассматривать этот вопрос надо по порядку. (Здесь и далее разговор пойдет про асинхронный электродвигатель как наиболее часто встречающийся).

На рисунке 1 представлены две схемы соединения обмоток двигателя.

Схема соединения “звездой”. Начала (или концы) всех обмоток соединяются в одной точке, оставшиеся концы (или начала) подключаются каждый к своей фазе (L1, L2, L3).

Эта схема не позволяет использовать электрический двигатель на полную мощность, но имеет меньший пусковой ток.

Соединение обмоток электродвигателя “треугольником”. При этом начало одной обмотки соединяется с концом другой. Вершины получившегося треугольника подключаются к цепи трехфазного тока.

В отличие от соединения “звездой” эта схема позволяет использовать всю паспортную мощность двигателя, но имеет больший пусковой ток.

Подключение двигателя к сети производится через электромагнитный пускатель. Схемы таких подключений приведены здесь.

Соединение обмоток двигателя в ту или иную схему производится соответствующей установкой перемычек в клеммной коробке. (См. на соответствующих рисунках под схемами соединений). Для тех, кто привык разбираться во всем досконально на нижней части рисунка 1.с приведена схема подключения обмоток электродвигателя к соответствующим клеммам.

Следует заметить, что сказанное относится к двигателям не подвергавшимся переделкам (ремонту) и имеющим штатную маркировку обмоток.

В противном случае нужно самостоятельно найти обмотки, их начала и концы. Как это сделать поясняет рисунок 2.

1. Прозваниваем обмотки. Для этого один измерительный щуп мультиметра в режиме измерения сопротивления подсоединяем к любой клемме (выводу), другим последовательно проверяем остальные. Точки, сопротивление между которыми составляет единицы или доли ом (близко к нулю), являются выводами одной обмотки.
2. Отмечаем найденную обмотку, аналогичным образом прозваниваем оставшиеся выводы, находим остальные.
3. Определяем начала и концы обмоток электродвигателя. Для этого соединяем любые две последовательно, подаем на них переменное напряжение. Для безопасности лучше ограничиться его величиной 12-36 Вольт. К оставшейся подключаем мультиметр в режиме измерения переменного напряжения. Наличие напряжения свидетельствует, что обмотки соединены синфазно, то есть конец одной подключен к началу другой.

Этот вариант как раз изображен на рисунке. Отсутствие напряжения говорит о том, что обмотки соединены концами (или началами). Маркируем их соответствующим образом. Повторяем указанные действия для оставшейся обмотки, соединенной с любой из первых двух.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Такая необходимость возникает достаточно часто. Сразу замечу – мощность электродвигателя при этом теряется.

Схема подключения трехфазного электродвигателя в однофазную (220 В) сеть требует наличия фазосдвигающего конденсатора Ср. Значение его емкости в микрофарадах (мкФ) для двигателей мощностью до 2,5 кВт можно определить умножив мощность двигателя в кВт на 100. Конечно, для этого существует специальная формула, но описанным образом емкость можно получить с достаточной степенью приближения.

Наиболее простая схема приведена на рисунке 3.

В зависимости от положения переключателя SB1 будет меняться направление вращения электродвигателя. Подключение двигателя к сети производится выключателем F, в качестве которого лучше использовать автоматический выключатель.

Сразу после его включения для старта (набора оборотов) нужно подключить дополнительный конденсатор Сдоп, емкостью в 2-3 раза большей, чем Сраб. Это достигается нажатием кнопки SB2, которая должна быть отпущена сразу после набора электродвигателем оборотов.

Резистор R служит для разряда конденсатора Сдоп после его отключения. Значение этого резистора некритично и может быть порядка 100 – 500 кОм.

По этой схеме можно подключать электродвигатели с по схеме как “треугольник” так и “звезда”.

Следующая схема (рис.4) использует подключение электродвигателя через пускатель. Сделано это так, чтобы включение можно было производить одним нажатием. Давайте посмотрим как эта схема работает.

При нажатии кнопки “пуск” срабатывает пускатель КМ1. Одними своими контактами он подключает дополнительный конденсатор Сдоп, другими – включает пускатель КМ2, который подает на электродвигатель напряжение (контактная группа КМ2.1) и одновременно блокирует контакты КМ1.1 первого пускателя.

После набора оборотов кнопка пуск отпускается, пускатель КМ1 отключается, отключая Cдоп. Напряжение на пускатель КМ2 подается им самим, он находится в замкнутом состоянии до нажатия кнопки “стоп”, размыкающей цепь питания.

Катушки пускателей должны быть рассчитана на напряжение 220В.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

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

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.

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)

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.

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.

Спасибо за оказанное внимание.

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

Устройство безопасного запуска электродвигателя

Широкое использование асинхронных трехфазных двигателей в различных механизмах и оборудовании часто сталкивается с проблемой резкого пуска силовой установки, что во многих случаях влияет на долговечность эксплуатации или приводит к выходу из строя приводимых в действие элементов.

Кроме того, при резком запуске, пусковой ток электродвигателя в несколько раз превышает его рабочие показатели и тем самым влияет на срок эксплуатации не только электрического оборудования, но и сетей, к которым он подключен. Для устранения этого недостатка и негативных его последствий для оптимальной работы применяют устройство плавного пуска (УПП) электродвигателя.

Функции прибора

Аппаратура, которая осуществляет процесс плавного пуска также реализует и функцию торможения, что тоже немаловажно для лояльной работы многих агрегатов на основе электрических приводов.

Софтстартеры, так называют устройства плавного пуска, реализованы на базе симисторов, которые в отличие от других схем запуска электродвигателя обеспечивает поступательный бесступенчатый разгон двигателя, ограничивая пусковой ток.

Этот принцип не только оптимизирует пусковой момент, но выполняет функции управления и защиты, а кроме того дает вполне определяемый экономический эффект.

Следует определить, что УПП в большинстве случаев реализует функции:

• по ограничению пускового тока до 3 – 4,5 номинального значения,
• понижению напряжения питания при наличии соответствующего по мощности трансформатора и подводящих шин,
• оптимизации пускового и тормозного момента,
• аварийной защиты сети от токовых перегрузок,
• предотвращение заклинивания вала электродвигателя.

При этом необходимо понимать, что УПП не может производить регулировку частоты вращения, реверсировать направление вращения, увеличивать пусковой момент и снижать пусковой ток до значения ниже, чем требуется для старта вращения ротора.

Плавный пуск электродвигателя может быть реализован несколькими вариантами включения симисторов в цепи управления и разделяется на однофазные, двухфазные и трехфазные схемы включения, каждая из которых имеет функциональные отличия и стоимость исполнения соответственно. Кроме того, при использовании для питания двигателя соединения типа «треугольник» существует возможность включить симистор в разрыв обмотки.

Симистор, как известно, представляет собой включенных два встречно параллельных тиристора с управляющим входным каналом. В схеме УПП тиристоры исполняют роль быстродействующих контакторов, которые включаются напряжением, а выключаются током.

Однофазная схема регулирования (рис.

1) предполагает запуск электродвигателя мощностью не более 11 кВт в том случае, если требуется смягчить пусковой удар, а уже торможение, длительный запуск и ограничения на пусковой ток не имеют значения, так как при этом варианте реализовать такие функции нет возможности. Подобные УПП в последнее время сняты с производства как следствие значительного удешевления полупроводниковых приборов, в том числе и тиристоров.

Двухфазные УПП (рис. 2) применяются для регулирования пуска двигателей мощностью до 250 кВт. Такие устройства, хотя иногда и снабжают байпасными контакторами (by pass) с целью удешевления, но этим решением не устраняют недостаток, заключенный в несимметричности питания каждой фазы, что в итоге может привести к перегреву.

Самой совершенной схемой, осуществляющей не только мягкий пуск электродвигателя, но и обеспечивающей универсальное применение УПП, является трехфазное регулирование.

Мощность управляемых УПП двигателей ограничивается тепловой и электрической прочностью симисторов, а функциональность таких устройств позволяет реализовать множество решений.

в том числе динамическое торможение, подхват обратного хода и симметричность ограничений силы магнитного поля и тока.

Важной составляющей устройства плавного пуска является байпасный контактор, о котором упоминалось ранее, позволяющий создать наиболее комфортные условия, как для работы электродвигателей, так и для самого УПП.

Байпасный, или иначе ,обходной контактор (БК), предназначен для облегчения теплового режима системы плавного запуска для питания двигателя при выходе на установленные обороты.

Схематично включение БК выглядит, как указано на рисунке.

Варианты схем включения УПП в систему питания и управления электродвигателем

Стандартная схема включения устройства для плавного запуска электродвигателя предусматривает использование магнитного пускателя, теплового реле, быстродействующих предохранителей или автоматических выключателей, причем, последние должны иметь регулировку по токам перегрузки. Ниже на рисунках изображено принципиальное включение элементов УПП относительно обмоток электродвигателя по трех проводной и шести проводной схеме.

Схема включения, исключающая потерю мощности

В предложенной схеме используется шунтирующий пускатель, который обеспечивает работу двигателя после его выхода на установленное число оборотов и отключает устройство плавного пуска.

Важной характеристикой шунтирующего (байпасного) пускателя является то, что он в отличие от сетевого адаптера не должен проводить через себя пусковой ток и рассчитываются его параметры только по номинальной (установившейся) нагрузке.

Подобная схема включения УПП является единственно правильной при управлении параллельно несколькими двигателями, которые должны работать в синхронном режиме. Кроме того байпасная схема рекомендуется к применению для двигателей большой мощности.

Современные устройства плавного пуска выпускаются с возможностью сопряжения с программируемыми контролерами и компьютерными системами через совместимый интерфейс и могут включаться по требованию оператора или общей системы управления.

Кроме всех преимуществ, отмеченных выше, стоит отметить, что изменение характеристик пусковых токов несет экономическую выгоду, которая определяется сохранностью оборудования и питающих сетей и может быть просчитана в долгосрочном режиме.