Чем включать асинхронный двигатель

Чем включать асинхронный двигатель

Чем включать асинхронный двигатель

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник»

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени. Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Читать еще:  Peugeot 407 тюнинг двигателя

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

где:
Uл — напряжение между двумя фазами;
Uф — напряжение между фазой и нейтральным проводом;
Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. Iл = Iф.

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: Uл = Uф.

Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

где:
Iл — линейный ток;
Iф — фазный ток.

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

где:
U — фазное напряжение обмотки статора;
r1 — активное сопротивление фазы обмотки статора
r2 — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора;
x1 — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора;
x2 — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора;
m — количество фаз;
p — число пар полюсов.

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Фазный ток равен линейному току и равен:

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя pajero

Список использованной литературы:

  1. ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
  2. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
  3. Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Схемы подключения электродвигателя. Звезда, треугольник, звезда — треугольник.

Асинхронные двигатели, имея ряд таких неоспоримых достоинств, как надежность в эксплуатации, высокая производительность, способность выдерживать большие механические перегрузки, неприхотливость и невысокая стоимость обслуживания и ремонта, обусловленные простотой конструкции, имеют, конечно и свои определенные недостатки.

На практике применяются основные способы подключения к сети трёхфазных электродвигателей: «подключение звездой» и «подключение треугольником».

При соединении трёхфазного электродвигателя звездой, концы его статорных обмоток соединяются вместе, соединение происходят в одной точке, а на начала обмоток подаётся трехфазное напряжение (рис 1).

При соединении трёхфазного электродвигателя по схеме подключения «треугольником» обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно таким образом что конец одной обмотки соединяется началом следующей и так далее (рис 2).

Не вдаваясь в технические и теоретические основы электротехники известно, что электродвигатели у которого обмотки, соединенные звездой работают плавнее и мягче, чем электродвигатели с соединенными обмотками треугольником, необходимо отметить, что при соединении обмоток звездой электродвигатель не может развить полную мощность. При соединении обмоток по схеме треугольник электродвигатель работает на полную паспортную мощность (что составляет в 1,5 раз больше по мощности, чем при соединении звездой), но при этом имеет очень большие значения пусковых токов.

В связи с этим для снижения пусковых токов целесообразно (особенно для электродвигателей с большей мощностью) подключение по схеме звезда — треугольник; первоначально запуск осуществляется по схеме «звезда», после этого (когда электродвигатель «набрал обороты»), происходит автоматическое переключение по схеме «треугольник».

Еще вариант схемы управления двигателем

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

После включения пускателя К3, своими нормально-замкнутыми контактами размыкает цепи катушки пускателя К2 контактами К3 (блокировка случайного включения) и замыкает контакт К3, в цепи питания катушки магнитного пускателя К1, который совмещен с контактами реле времени.

При включении пускателя К1 происходит замыкание контактов 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 обмотки пускателя К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки магнитного пускателя К2. После включение пускателя К2, размыкает своими контактами К2 в цепи катушки питания пускателя К3.

( Начало обмоток статора: U1; V1; W1. Концы обмоток: U2; V2; W2. На клеммной доске шпильки начала и концов обмоток расположены в строгой последовательности: W2; U2; V2; под ними расположены: U1; V1; W1. При подключении двигателя в «треугольник» шпильки соединяются перемычками: W2-U1; U2-V1; V2-W1.)

На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3 с помощью его контактов К3, происходит замыкание, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2 между собой обмотки двигателя соединены звездой.

Через некоторое время срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2 и происходит подача напряжение на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом электродвигатель включается по схеме треугольник.

Для запуска двигателей по схеме звезда-треугольник разными производителями выпускаются так называемые пусковые реле, название они могут иметь разные «Пусковые реле времени» , реле «старт-дельта» и др., но назначение у них одно и тоже:

РВП-3, ВЛ-32М1, D6DS (Австрия) , ВЛ-163 (Украина), CRM-2T (Чехия), TRS2D (Чехия), 1SVR630210R3300 (ABB), 80 series (Finder) и другие.

Типовая схема с пусковым реле времени (реле «звезда/треугольник») для управления запуском трехфазного асинхронного двигателя:

Вывод : Для снижения пусковых токов запускать двигатель необходимо в следующей последовательности: сначала включенным по схеме «звезда» на пониженных оборотах, далее переключаться на «треугольник».
Запуск сначала треугольником создает максимальный момент, а уже переключение на звезду (пусковой момент в 2 раза меньше) с дальнейшей работой в номинальном режиме, когда электродвигатель «набрал обороты», происходит автоматическое переключение на схему треугольник, стоит учитывать какая нагрузка на валу перед запуском, ведь вращающий момент при звезде ослаблен, поэтому такой способ запуска вряд ли подойдет для очень загруженных двигателей, может выйти из строя.

Неисправности электрооборудования и способы их устранения — Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях

Содержание материала

  • Неисправности электрооборудования и способы их устранения
  • Устройство силового трансформатора
  • Принцип действия трансформатора, хх и кз
  • Пускорегулирующая аппаратура
  • Устройство электрических машин постоянного тока
  • Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока
  • Двигатели постоянного тока с различными системами возбуждения
  • Устройство синхронных машин
  • Низкое сопротивление изоляции обмоток электрических машин
  • Пропитка и сушка обмоток электрических машин
  • Сушка обмоток силовых трансформаторов
  • Способы сушки обмоток силовых трансформаторов
  • Определение качества трансформаторного масла
  • Механические неисправности электрических машин
  • Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях
  • Внутренний обрыв одной фазы статора асинхронного двигателя
  • Другие неисправности асинхронного двигателя
  • Неисправности обмоток статора и ротора асинхронного двигателя
  • Соединение обмотки асинхронного двигателя с корпусом
  • Междуфазное замыкание двигателя
  • Маркировка выводных концов электрических машин переменного тока
  • Определение паспортных данных асинхронного электродвигателя
  • Установки повышенной частоты из двух асинхронных машин и их неисправности
  • Неисправности машин постоянного тока и способы их устранения
  • Маркировка выводных концов машин постоянного тока, паспортные данные
  • Неисравности синхронных машин и способы их устраненияе
  • Неисправности силовых трансформаторов и способы их устранения
  • Разборка и сборка, маркировка выводных концов трансформатора
  • Неисправности пускорегулирующей аппаратуры и способы их устранения
  • Вопросы по технике безопасности при испытаниях и ремонте электрооборудования
Читать еще:  Гетц звук работы двигателя

НЕИСПРАВНОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ
Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях
Отклонение напряжения питающей сети от номинального значения. Напряжение сельских электрических сетей колеблется в значительных пределах. Допускается отклонение напряжения у потребителей ±7,5%.
При пониженном напряжении сети уменьшается намагничивающий ток двигателя (ток холостого хода), снижается частота вращения ротора, увеличивается скольжение, растет роторный ток.
При пуске двигателя под нагрузкой резко уменьшаются пусковой и максимальный моменты и двигатель может не развернуться. Величина статорного тока при значительных нагрузках двигателя обыкновенно увеличивается, что ведет к перегреву обмоток статора и ротора. При значительном понижении напряжения двигатель может остановиться, при этом он потребляет очень большой ток.
При повышенном напряжении сети увеличивается намагничивающий ток двигателя (ток холостого хода), что ведет к перегреву активной стали статора; несколько увеличивается частота вращения; уменьшается скольжение; уменьшается роторный ток. Пусковой и максимальный моменты двигателя возрастают.
При значительных повышениях напряжения двигатель на холостом ходу потребляет ток, близкий к номинальному, а под нагрузкой величина статорного тока может быть выше номинального значения. Коэффициент мощности двигателя уменьшается, обмотка статора перегревается за счет теплопередачи от чрезмерно нагретой активной стали и от протекающего по ней тока.
Из сказанного следует, что отклонение напряжения сети от номинального значения чаще всего приводит к перегреву обмотки двигателя, перегрев обмотки в сильной степени сокращает срок службы изоляции. В конечном счете происходит пробой изоляции между обмоткой и корпусом, между фазами статора или между витками.
При отклонениях напряжения необходимо уменьшить нагрузку, чтобы ток статора был номинальным. В некоторых случаях можно увеличить или уменьшить напряжение путем перестановки анцапфного переключателя трансформатора. Иногда приходится увеличивать сечение проводов питающей сети.
Асимметрия напряжения питающей сети. При неравномерной нагрузке фаз сети напряжение становится асимметричным — неодинаковым между отдельными фазами. Асимметрия напряжения приводит к тому, что токи в фазах обмотки статора электродвигателя резко отличаются один от другого. Фаза с большим током может перегреваться выше допустимых пределов даже при небольшой асимметрии напряжения. Кроме того, перегревается активная сталь ротора двигателя. Асимметрия напряжения мало влияет на момент двигателя и на частоту вращения. Асимметрию напряжения можно обнаружить с помощью вольтметра, а также измерением величины тока в отдельных фазах двигателя, например токоизмерительными клещами. При асимметрии напряжения необходимо уменьшить нагрузку на электродвигатели и устранить неравномерную нагрузку фазы.
Обрыв фазы питающей сети. При обрыве фазы сети работающие трехфазные двигатели переходят в однофазный режим.
Если нагрузка двигателя до обрыва фазы была не более 60% номинальной, то двигатель продолжает работать с несколько худшими энергетическими показателями, частота вращения ротора уменьшается незначительно, температура обмоток находится в допустимых пределах. При больших нагрузках обмотка двигателя чрезмерно перегревается, а в отдельных случаях ротор двигателя останавливается и по двум фазам обмотки статора течет большой ток. Двигатель после остановки не может быть запущен даже на холостом ходу, так как в двигателе при однофазном токе получается пульсирующее магнитное поле. Обрыв одной из фаз питающей сети чаще всего бывает вследствие перегорания плавкой вставки, защищающей двигатель. При подозрении на обрыв одной из фаз сети следует двигатель остановить и пустить его вновь на холостом ходу. Если фаза оборвана, то двигатель гудит и не разворачивается.
Отсутствующую фазу можно найти с помощью вольтметра. Для этого питающие провода отключают от двигателя и ставят gод напряжение, вольтметр следует включать между линейными проводами: первым и вторым, вторым и третьим, третьим и первым. Вольтметр покажет напряжение из трех включений только один раз на целых проводах.
При обрыве фазы питающей сети все двигатели останавливают и принимают меры к восстановлению нормального напряжения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector