Способы пуска асинхронных двигателей - Пуск трехфазных асинхронных двигателей и регулирование их скорости вращения
Общая характеристики вопроса. Прямой пуск. При рассмотрений возможных способен пуска и ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения: 1) двигатель должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной скорости вращения; 2) пусковой ток должен быть ограничен таким значением, чтобы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети; 3) схема пуска должна быть по возможности простой, а число и стоимость пусковых устройств -- малыми.
При пуске асинхронного двигателя на холостом ходу в активном сопротивлении его вторичной цепи выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимых во вращение маховых масс, а при пуске под нагрузкой количество выделяемой энергии соответственно увеличивается. Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной. При частых пусках, а также при весьма тяжелых условиях пуска, когда маховые массы приводимых в движение механизмов велики, возникает опасность перегрева обмоток двигателя. Подробно динамика движения электропривода и энергетические соотношения при пуске рассматриваются в курсах электропривода. Число пусков асинхронного двигателя в час, допустимое по условиям его нагрева, тем больше, чем меньше номинальная мощность двигателя и чем меньше соединенные с его валом маховые массы. Двигатели мощностью 3--10 кВт в обычных условиях допускают до 5--10 включений в час.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проще по устройству и обслуживанию, а также дешевле и надежнее в работе, чем двигатели с фазным ротором.
Поэтому всюду, где это возможно, применяются двигатели с короткозамкнутым ротором и подавляющее большинство находящихся в эксплуатации асинхронных двигателей являются двигателями с короткозамкнутым ротором.
Наиболее простым способом пуска двигателя с короткозамкнутым ротором является включение обмотки его статора непосредственно в сеть, на номинальное напряжение обмотки статора
При этом пусковой ток двигателя Iп = (4 - 7) Iн.
Современные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проектируются с таким расчетом, чтобы они по значению возникающих при пуске электродинамических усилий, действующих на обмотки, и по условиям нагрева обмоток допускали прямой пуск. Поэтому прямой пуск всегда возможен, когда сеть достаточно мощна и пусковые токи двигателей не вызывают недопустимо больших падений напряжения в сети (не более 10--15%). Современные энергетические системы, сети и сетевые трансформаторные подстанции обычно имеют токмо мощности, что в подавляющем большинстве случаев возможен прямой пуск асинхронных двигателей.
Нормальным способом пуска двигателей с короткозамкнутым ротором поэтому является прямой пуск.
Нередко таким образом осуществляется пуск двигателей мощностью в тысячи киловатт.
Если по условиям падения напряжения в сети прямой пуск двигателя с короткозамкнутым ротором невозможен, применяются различные способы пуска двигателя при пониженном напряжении (рис. 28-1, б, в и г). Однако при этом пропорционально квадрату напряжения на зажимах обмотки статора или квадрату пускового тока двигателя Понижается также пусковой момент, что является недостатком пуска при пониженном напряжении.
Поэтому эти способы пуска применимы, когда возможен пуск, двигателя на холостом ходу или под неполной нагрузкой.
Необходимость пуска при пониженном напряжении встречается чаще всего у мощных высоковольтных двигателей. Реакторный пуск осуществляется согласно схеме рис. 28-1, б. Сначала включается выключатель В1, и двигатель получает питание через трехфазный реактор (реактивную или индуктивную катушку) Р, сопротивление которого хр ограничивает значение пускового тока. По достижении нормальной скорости вращения включается выключатель В2, который шунтирует реактор, в результате чего на двигатель подается нормальное напряжение сети.
Пусковые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником (см. § 18-4) и рассчитываются по нагреву только на кратковременную работу, что позволяет снизить их массу и стоимость.
Для весьма мощных двигателей применяются также реакторы без ферромагнитного сердечника, с обмотками, укрепленными на бетонном каркасе.
Выключатель В1 выбирается на такую отключающую мощность, которая позволяет отключить двигатель при глухом коротком замыкании за выключателем, а выключатель * В2 может иметь низкую отключающую мощность. Если составляющие сопротивления короткого замыкания двигателя равны rк и хк, то начальный пусковой ток при прямом пуске
А при реакторном пуске, при пренебрежении активным сопротивлением реактора,
Следовательно,, при реакторном пуске "начальный" пусковой ток уменьшается в
Раз. Во столько же раз уменьшается также напряжение на зажимах двигателя в начальный момент пуска. Начальный пусковой момент при реакторном пуске Мп. р уменьшается по сравнению с моментом при прямом пуске Мп. п в
раз.
В приведенных соотношениях не учитывается изменение величины хк при изменении пускового тока. При необходимости его нетрудно учесть. Автотрансформаторный пуск осуществляется по схеме рис. 28-1, в в следующем порядке. Сначала включаются выключатели В1 и В2, и на двигатель через автотрансформатор АТ подается пониженное напряжение. После достижения двигателем определенной, скорости выключатель В2 отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора АТ который в этом случае работает как реактор. Наконец включается выключатель ВЗ, в результате чего двигатель получает полное напряжение.
Выключатель В1 должен быть выбран на отключающую мощность при коротком замыкании, а выключатели В2 и ВЗ могут иметь меньшие отключающие мощности. Пусковые автотрансформаторы рассчитываются на кратковременную работу и обычно имеют ответвления, соответствующие значениям вторичного напряжения, равным 73, 64 и 55% от первичного при прямой схеме включения и 45, 36 и 27% при обратной схеме включения (рис. 28-2). В каждом конкретном случае выбирается подходящая ступень напряжения.
Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение двигателя к kат раз, то пусковой ток в двигателе или на стороне НН автотрансформатора Iп. д уменьшается также в kат раз, а пусковой ток на стороне ВН автотрансформатора или в сети Iп. с уменьшается в раз. Пусковой момент Мп, пропорциональный квадрату напряжения на зажимах двигателя, уменьшается также в раз.
Таким образом, при автотрансформаторном пуске Мп и Iп. с уменьшаются в одинаковое число раз. В то же время при реакторном пуске пусковой ток двигателей Iп. д является также пусковым током в сети Iп. с и пусковой момент Мп уменьшается быстрее пускового тока (в квадратичном отношении). Поэтому при одинаковых значениях Iп. c при автотрансформаторном пуске пусковой момент будет больше. Однако это преимущество автотрансформаторного пуска достигается ценой значительного усложнения и удорожания пусковой аппаратуры.
Поэтому автотрансформаторный пуск применяется реже реакторного, при более тяжелых условиях, когда реакторный пуск не обеспечивает необходимого пускового момента.
Пуск переключением "звезда -- треугольник" (рис. 28-1, г) может применяться в случаях, когда выведены все шесть концов обмотки статора и двигатель нормально работает с соединением обмотки статора в треугольник, например, когда двигатель на 380/220 В и с соединением обмоток Y/Д работает от сети 220 В. В этом случае при пуске обмотка статора включается в звезду (нижнее положение переключателя П на рис. 28-1, г), а при достижении нормальной скорости вращения переключается в треугольник (верхнее положение переключателя П на рис. 28-1, г). При таком способе пуска по сравнению с прямым пуском при соединении обмотки в треугольник напряжение фаз обмоток уменьшается в раза, пусковой момент уменьшается в =3 раза, пусковой ток в фазах обмотки уменьшается в раза, а в сети -- в =3 раза. Таким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотрансформаторному пуску при.
Недостатком этого способа - пуска по сравнению с реакторным и автотрансформаторным являетсй то, что при пусковых переключениях цепь двигателя разрывается, что связана с возникновением коммутационных перенапряжений. Этот способ ранее широко применялся при пуске низковольтных двигателей, однако с увеличением мощности сетей потерял свое прежнее значение и в настоящее время используется сравнительно редко.
Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового реостата. Двигатели с фазным ротором применяются значительно реже двигателей с короткозамкнутым ротором. Они используются в следующих случаях: 1) когда двигатели с короткозамкнутым ротором неприемлемы по условиям регулирования их скорости вращения (см. § 28-2); 2) когда статический момент сопротивления на валу при пуске МСТ велик и поэтому асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором с пуском при пониженном напряжении неприемлем, а прямой пуск такого двигателя недопустим по условиям воздействия больших пусковых токов на сеть; 3) когда приводимые в движение массы настолько велики, что выделяемая во вторичной цепи двигателя тепловая энергия вызывает недопустимый нагрев обмотки ротора в виде беличьей клетки.
Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора (рис 28-3). Применяются проволочные, с литыми чугунными элементами, а также жидкостные реостаты. По условиям нагрева реостаты рассчитываются на кратковременную работу. Сопротивления металлических реостатов для охлаждения обычно помещают в бак с трансформаторным маслом. Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически (в автоматизированных установках) с помощью контакторов или контроллера с электрическим приводом. Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом (например, водный раствор соды или поваренной соли), в который опущены электроды. Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов. Рассмотрим пуск двигателя с фазным ротором с помощью ступенчатого металлического реостата (рис. 28-3), управляемого контакторами К.
Перед пуском щетки должны быть опущены на контактные кольца ротора, а все ступени реостата включены. Далее в процессе пуска
Поочередно включаются контакторы КЗ, К2, К1. Характеристики вращающего момента двигателя М = f (s) и вторичного тока I2 = = f (s): при работе на разных ступенях реостата изображены на рис. 28-4, а и б. Предположим, что сопротивления ступеней пускового реостата и интервалы времени переключения ступеней подобраны так, что момент двигателя М при пуске меняется в пределах от некоторого Ммакс до некоторого Ммин и при включении в сеть Мп = Ммакс > Мст (кривая 3 на рис. 28-4, а). В начале пуска двигатель работает по характеристике 3, ротор приходит во вращение, скольжение s начинает уменьшаться, и при s = s3, когда М -- Ммин,
Производится переключение реостата на вторую ступень. При этом двигатель будет работать по характеристике 2, и при дальнейшем разбеге двигателя скольжение уменьшится от s = s3 до s = s2, а момент -- от значения М = Ммакс до М = Ммин. Затем производится переключение на первую ступень и т. д. После выключения последней ступени реостата двигатель переходит на работу по естественной характеристике 0 и достигает установившейся скорости. При наличии у двигателя короткозамыкающего механизма после окончания пуска щетки с помощью этого механизма поднимаются с контактных колец и кольца замыкаются накоротко, а реостат возвращается и пусковое положение. Тем самым пусковая аппаратура приводится в готовность к следующему пуску. Необходимо отметить, что дистанционное управление короткозамыкающим механизмом контактных колец сложно осуществить; это затрудняет автоматическое управление двигателем. Поэтому в последнее время фазные асинхронные двигатели строятся без таких механизмов. При этом щетки постоянно налегают на контактные кольца, что несколько увеличивает потери двигателя и износ щеток. Число ' ступеней пускового реостата с целью упрощения схемы пуска и удешевления аппаратуры в автоматизированных установках выбирается небольшим (обычно 2--3 ступени).
Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостатном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов.
Самозапуск асинхронных двигателей. В электрических сетях в результате, коротких замыканий случаются кратковременные, длительностью до нескольких секунд, большие понижения напряжения или перерывы питания. Включенные в сеть асинхронные двигатели при этом начинают затормаживаться и чаще всего полностью останавливаются. При восстановлении напряжения начинается одновременный самозапуск не отключившихся от сети двигателей. Такой самозапуск двигателей способствует быстрейшему восстановлению нормальной работы производственных механизмов и поэтому целесообразен, а в ряде случаев даже чрезвычайно желателен. Однако одновременный самозапуск большого числа асинхронных двигателей загружает сеть весьма большими токами, что вызывает в ней большие падения напряжения и задерживает процесс восстановления нормального напряжения. Время самозапуска двигателей при этом увеличивается, а в ряде случаев значение пускового момента недостаточно для пуска двигателя. Кроме того самозапуск некоторых двигателей в подобных условиях недопустим или невозможен (например, двигатели с фазным ротором с пуском с помощью реостата и двигатели с короткозамкнутым ротором с пуском с помощью реакторов и автотрансформаторов, не снабженные специальной автоматической аппаратурой для автоматического самозапуска). Поэтому целесообразно возможность самозапуска использовать только для двигателей наиболее ответственных производственных механизмов, а все остальные двигатели снабдить релейной защитой для их отключения от сети при глубоких падениях напряжения.
Самозапуск асинхронных двигателей широко применяется для двигателей механизмов электрических станций.
Похожие статьи
-
Пуск асинхронных двигателей - Асинхронный двигатель
Для пуска двигателя его обмотку статора подключают к трехфазной сети с помощью выключателя. После включения выключателя происходит разгон двигателя....
-
Ток якоря двигателя определяется формулой (29.2). Если принять U и неизменными, то ток Iа зависит от противо-ЭДС Еа. Наибольшего значения ток Iа...
-
Скорость вращения ротора асинхронного двигателя (28-3) Способы регулирования скорости вращения асинхронных двигателей, согласно выражению (28-3), можно...
-
Сопротивление якоря горячее. Ом, Где ф= 75°С - перегрев обмоток двигателя относительно начальной температуры (15°С). Коэффициент полезного действия при...
-
Механическая характеристика асинхронного двигателя - Асинхронный двигатель
Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при...
-
Теория автоматического управления (ТАУ) -- научная дисциплина, предметом изучения которой являются информационные процессы, протекающие в автоматических...
-
Данные для построения: NМ1 =-35 об/мин - частота вращения в 1 рабочей точке; T1 = 20 с - время работы в 1 точке; NМ2 = 95 об/мин - частота вращения в 2...
-
Целью данного расчета является выбор ступеней сопротивлений в цепях электропривода механизма передвижения моста. В соответствии с его выбором...
-
Стабилизация тока и скорость спада тока - Разработка стенда управления шаговым двигателем
Для регулировки момента требуется регулировать силу тока в обмотках. В любом случае, ток должен быть ограничен, чтобы не превысить рас-сеиваемую мощность...
-
Расчет и построение располагаемой и желаемой ЛАЧХ Типовая, оптимизированная по модульному оптимуму, передаточная функция разомкнутой системы имеет вид: ,...
-
Способы управления шаговым двигателем - Разработка стенда управления шаговым двигателем
Волновая и фазовая коммутация фаз Первый способ обеспечивается попеременной коммутации фаз, при этом они не перекрываются, в один момент времени включена...
-
Принцип действия асинхронного двигателя - Асинхронный двигатель
В обмотке статора, включенной в сеть трехфазного тока, под действием напряжения возникает переменный ток, который создает вращающееся магнитное поле....
-
Расчет подчиненного регулирования скорости двигателя постоянного тока
Цель и задачи расчетно-графической работы. В соответствии с кинематической схемой исполнительного механизма (рис. 1) и заданным вариантом требуется: 1)...
-
Схема замещения асинхронного двигателя - Асинхронный двигатель
Для анализа работы асинхронного двигателя пользуются схемой замещения. Схема замещения асинхронного двигателя аналогична схеме замещения трансформатора и...
-
Способы изменения направления тока - Разработка стенда управления шаговым двигателем
При работе шагового двигателя требуется изменение направления маг-нитного поля независимо для каждой фазы. Изменение направления магнит-ного поля может...
-
Вращающееся магнитное поле. - Асинхронный двигатель
Допустим в начале, что все проводники статора двухполюсного асинхронного двигателя размещены в двух диаметрально расположенных пазах и в обмотке...
-
Тормозные режимы работы - Асинхронный двигатель
Работа многих производительных механизмов состоит из трех этапов: пуска в ход, технологической операции и торможения. После отключения двигателя...
-
Основные понятия - Асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель трехфазного тока представляет собой электрическую машину, служащую для преобразования электрической энергии трехфазного тока в...
-
Статическая мощность электродвигателя: , Где - предварительное значение КПД (для механизма подъема с цилиндрическим редуктором). Вт. Для легкого режима...
-
Электрическим двигателям называется машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Применяемые в настоящее время двигатели могут быть...
-
Способы питания шагового двигателя - Разработка стенда управления шаговым двигателем
Для питания обычного двигателя постоянного тока требуется лишь ис-точник постоянного напряжения, а необходимые коммутации обмоток вы-полняются...
-
Делаем пересчет механических характеристик двигателя для полученных значений сопротивлений. Полученные значения заносим в таблицу 5. RД. ст1'=3,43 Ом,...
-
Энергетические показатели асинхронного двигателя - Асинхронный двигатель
Важным в энергетическом отношении характеристиками двигателя являются зависимость КПД з И коэффициента мощности Cos ц от нагрузки на его валу. КПД...
-
Время регулирования Переходная характеристика по задающему воздействию (рис. 1.12): . (1.71) Переходная характеристика по возмущающему воздействию (рис....
-
Определим основные показатели качества регулирования оптимизированной системы по переходной характеристике по задающему воздействию, имеющей...
-
В этом двигателе обмотка возбуждения включена последовательно в цепь якоря (рис. 29.9, а), поэтому магнитный поток Ф в нем зависит от тока нагрузки. При...
-
Рис. 3.3. Схема замещения фазы асинхронного двигателя Полное сопротивление разветвления: Z R '( S ) = R R '( S ) + j* X R '( S ). Полное сопротивление...
-
( плюс ? движение на подъем, минус ? движение под уклон) , Где: Силы тяжести с учетом его подъемной силы, Н Уклон пути, град; [3] стр.36 Силы...
-
Напряжение сжатия в Мпа , Где: Расчетное усилие в канате, Н; Толщина стенки и шаг нарезки, мм См См = 8мм Допускаемые напряжения можно принимать: ,...
-
Регулирование изменением частоты вращения вала - Расчет напора жидкости в насосе и трубопроводе
Для определения новой частоты вращения построим параболу подобия (рисунок 11). Рассчитаем коэффициент параболы подобия через координаты точки B': A = = =...
-
При реактивном характере нагрузки производственного механизма примем вид торможения - динамическое. Расчет механической характеристики при динамическом...
-
Для отсутствия буксования необходимо, чтобы сила сцепления приводных колес с рельсом была больше тягового усилия на их ободе Где: коэффициент сцепления...
-
Номинальная ЭДС генератора рассчитывается по формуле: (В), Где 1,32 - коэффициент приведения сопротивлений обмоток генератора к температуре 750С. -...
-
Номинальные данные - Компрессор, подбор электродвигателя
Режим работы, для которого электрическая машина предназначена предприятием-изготовителем, называется номинальным. Номинальные данные электрической...
-
- Первая промежуточная ступень: Rя. пр1=3,83 Ом; с; Н-м; МКон. фикт = МС1 = 68,93 Н-м. При расчете переходного процесса М=f(t) для первой промежуточной...
-
Устройство шаговых двигателей Двигатели с переменным магнитным сопротивлением [стр. 4, 2] Шаговые двигатели с переменным сопротивлением имеют несколько...
-
Резонанс шагового двигателя - Разработка стенда управления шаговым двигателем
Шаговым двигателям свойственен нежелательный эффект, называемый резонансом. Эффект проявляется в виде внезапного падения момента на некоторых скоростях....
-
Основные сведения Коллекторные машины обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Поэтому...
-
Классификация шаговых двигателей - Разработка стенда управления шаговым двигателем
Биполярные и униполярные шаговые двигатели Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля...
-
Построение внешней скоростной характеристики двигателя - Тяговый расчет Урала 4320
Автомобиль движется под воздействием на него сил и моментов, которые разделяют на движущие и оказывающие сопротивление движению. Основной движущей силой...
Способы пуска асинхронных двигателей - Пуск трехфазных асинхронных двигателей и регулирование их скорости вращения