Как запустить асинхронный двигатель: Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

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

Двигатели трехфазные

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

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

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

 Прямой запуск

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

Прямой пуск

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

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

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

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

 Запуск «звезда – треугольник»

 Запуск переключением «звезда – треугольник» используется для трёхфазных индукционных электродвигателей и применяется для снижения пускового тока. Следует отметить, что запуск переключением «звезда – треугольник» возможен только в тех двигателей, у которых  выведены начала и концы всех трех обмоток. Пульт для запуска «звезда – треугольник» состоит и следующих комплектующих, трех контакторов (пускателей), реле перегрузки по току и реле времени, управляющего переключением пускателей.

Чтобы можно было использовать этот способ запуска, обмотки статора электродвигателя, соединенные по схеме «треугольник», должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. Обычно электродвигатели рассчитаны на напряжение 400 В при соединении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при соединении по схеме «звезда» (Y). Такая унифицированная схема соединения может быть также использована для пуска электродвигателя при более низком напряжении. Схема запуска переключением «звезда – треугольник» показана на (Рис. 2)

Пуск звезда треугольник

В момент пуска электропитание к обмоткам статора подключено по схеме «звезда» (Y) Замкнуты контакторы К1 и К3. По истечении определённого периода времени, зависящего от мощности двигателя и времени разгона, происходит переключение на режим запуска «треугольник» (∆). При этом контакты пускателя K3 размыкаются, а контакты пускателя K2 замыкаются. Управляет переключением контактов пускателей K3 и K2 реле времени. На реле выставляется время, в течение которого происходит разгон двигателя. В режиме запуска «звезда – треугольник» напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в корень из трех раз, что приводит к уменьшению фазных токов тоже в корень из трех раз, а линейных токов в 3 раза. Соединение по схеме «звезда – треугольник» дает более низкий пусковой ток, составляющий всего одну треть тока при прямом запуске. Запуск «звезда – треугольник» особенно хорошо подходят для инерционных систем, когда происходит «подхватывание» нагрузки после того, как произошел разгон двигателя.

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

 Запуск через автотрансформатор

Данный способ запуска осуществляется при помощи автотрансформатора, последовательно соединённого с электродвигателем во время запуска. Автотрансформатор понижает подаваемое на электродвигатель напряжение (приблизительно на 50–80% от номинального напряжения), чтобы произвести запуск при более низком напряжении. В зависимости от заданных параметров напряжение снижается в один или два этапа. Понижение напряжения, подаваемого на электродвигатель одновременно, приведёт к уменьшению пускового тока и вращающего пускового момента. Если в определённый момент времени к электродвигателю не подаётся питание, он не потеряет скорость вращения, как в случае с запуском «звезда – треугольник». Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать. На (Рис. 3) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором при помощи автотрансформатора.

Пуск через автотрансформатор тока

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

Плавный пуск 

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

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

Диаграмма для плавного пуска двигателя

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

 Запуск при помощи частотного преобразователя

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

Пуск двигателя с преобразователем частоты

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

 Заключение

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

Таблица 1

 

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

Спасибо за оказанное внимание.

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

Еще похожие посты по данной теме:

Способы пуска асинхронного трехфазного двигателя от однофазной сети ~ Электропривод

Как запускать трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети?

Самый простой способ запуска трехфазного двигателя в качестве однофазного, основывается на подключении его третьей обмотки через фазосдвигающее устройство. В качестве такого устройство может выступать активное сопротивление, индуктивность или конденсатор.

 

Прежде, чем подключать трехфазный двигатель в однофазную сеть, необходимо убедиться, что номинальное напряжение его обмоток соответствуют номинальному напряжению сети. Асинхронный трехфазный двигатель имеет три статорных обмотки. Соответственно в клемной коробке должно быть выведено 6 клемм для подключения питания. Если открыть клеммную коробку, то мы увидим борно двигателя. На борно, выведены 3 обмотки двигателя. Их концы подключены к клеммам. На эти клеммы и подключается питание двигателя.

Каждая обмотка имеет начало и конец. Начала обмоток маркируют как С1, С2, С3. Концы обмоток промаркированы соответственно С4, С5, С6. На крышке клемной коробки мы увидим схему включения двигателя в сеть при разных напряжениях питания. Согласно этой схемы мы и должны подключить обмотки. Т..е. если двигатель допускает использование напряжений 380/220, то для его подключения к однофазной сети 220В, необходимо переключить обмотки в схему «треугольник».

Если же его схема подключения допускает 220/127 В, то к однофазной сети 220 В, его необходимо подключать по схеме «звезда», как показано на рисунке.

Схема с пусковым активным сопротивлением

На рисунке показана схемы однофазного включения трехфазного двигателя с пусковым активным сопротивлением. Такая схема используется только в двигателях малой мощности, так как в резисторе теряетя большое количество энергии в виде тепла.

Схемы конденсаторного пуска асинхронного двигателя

Наибольшее распространение получили схемы с конденсаторами. Для изменения направления вращения двигателя необходимо применять переключатель. В идеале для нормальной работы такого двигателя необходимо, чтобы емкость конденсатора изменялась в зависимости от числа оборотов. Но такое условие выполнить довольно трудно, поэтому обычно применяют схему двухступенчатого управления асинхронным электродвигателем. Для работы механизма, приводимого в движение таким двигателем, используют два конденсатора. Один подключается только при запуске, а после окончания пуска его отключают и оставляют только один конденсатор. При этом происходит заметное снижение его полезной мощности на валу до 50…60% от номинальной мощности при включении в трехфазную сеть. Такой пуск двигателя получил название конденсаторного пуска.

При применении пусковых конденсаторов имеется возможность увеличить пусковой момент до величины Мп/Мн=1,6-2. Однако, при этом значительно увеличивается емкость пускового конденсатора, из за чего вырастают его размеры и стоимость всего фазосдвигающего устройства. Для достижения максимального пускового момента, величину емкости необходимо выбирать из соотношения, Xc=Zk, т. е. емкостное сопротивление равно сопротивлению короткого замыкания одной фазы статора. По причине высокой стоимости и габаритов всего фазосдвигающего устройства конденсаторный пуск применяется лишь при необходимости большого пускового момента. В конце пускового периода пусковой обмотки необходимо отключить, в противном случае пусковая обмотка перегреется и сгорит. В качестве пускового устройства можно применять индуктивность— дроссель.

Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети, через частотный преобразователь

Для пуска и управления трехфазным асинхронным двигателем от однофазной сети, можно применять преобразователь частоты с питанием от однофазной сети. Структурная схема такого преобразователя представлена на рисунке. Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети с помощью преобразователя частоты является одним из самых перспективных. Поэтому именно он наиболее часто используется в новых разработках систем управления регулируемыми электроприводами. Принцип его лежит в том, что, меняя частоту и напряжение питания двигателя, можно в соответствии с формулой, изменять его частоту вращения.

Сам преобразователь состоит состоят из двух модулей, которые обычно заключены в один корпус:
— модуль управления, который управляет функционированием устройства;
— силовой модуль, который питает двигатель электроэнергией.

Применение преобразователя частоты для пуска трехфазного асинхронного двигателя. позволяет значительно снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. Причем значения пускового тока и момента можно регулировать в достаточно больших пределах. Кроме того с помощью частотного преобразователя можно регулировать обороты двигателя и самого механизма, уменьшая при этом значительную часть потерь в механизме.

Недостатки применения частотного преобразователя для пуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети: достаточно высокая стоимость самого преобразователя и периферийных устройств к нему. Появление несинусоидальных помех в сети и снижение показателей качества сети.

Как подключить электродвигатель с 380 на 220: способы и схемы

Многими практиками доказана эффективность трехфазных асинхронных электродвигателей. Однако для ее использования необходимо подключение трехфазного питания, которое, увы, присутствует далеко не у каждого в доме. Но если вы задаетесь вопросом, как подключить электродвигатель с 380 на 220 В, мы рассмотрим возможные варианты включения трехфазных электрических машин в домашних условиях.

Общие правила

Перед началом включения обязательно проверяется величина напряжения, на которое рассчитан электродвигатель – если подключить разность потенциалов больше указанной, обмотки перегреются, если низкое, он не запустится.

Как правило, на асинхронных машинах указывается сразу два параметра, реже только один:

1. 660/380 В;
2. 380/220 В;
3. 220/127 В.

Номинал определяется совместно со схемой соединения обмоток – звезда или треугольник. В первом случае обмотки имеют общую точку, а фазные провода соединяются с остальными тремя выводами катушек. Во втором, конец одной обмотки присоединяется к началу следующей таким образом, что образуется замкнутый контур. Одни агрегаты включаются только звездой, другие, треугольником, а некоторые можно самостоятельно подключать любым из способов, обе характеристики указаны на шильде электродвигателя.

Для треугольника используется меньшее напряжение, а для звезды большее из двух указанных. Отличие в том, что трехфазные двигатели, соединенные звездой,  будут иметь плавный пуск, а треугольник сможет выдать большую мощность.

Физически подключение трехфазного электродвигателя в однофазную сеть не принесет никакого результата – вращение вала так и не произойдет. Причина этого в отсутствии переменного электрического поля, обеспечивающего попеременное воздействие на ротор. Поэтому проблему можно решить, обеспечив смещение электрического напряжения и тока в фазных обмотках. Чтобы получить желаемый результат от одной фазы, можно дополнительно включить в цепь конденсатор, который обеспечит отставание напряжения до -90º.

Однако полноценного смещения напряжения в обмотках статора добиться не получится. Хоть на электродвигатель подается и номинальное напряжение, КПД составит всего 30 – 50%, что будет определяться схемой соединения обмоток асинхронного электродвигателя.

Не включайте электродвигатель без нагрузки. Так как он не предназначен для такого режима, электрическая машина быстро выйдет со строя. Минимизируйте холостой ход насколько это возможно.

Способы и схемы подключения

В зависимости от типа используемой нагрузки для электродвигателя, его конструктивных особенностей и характеристик, желаемого результата могут использоваться различные схемы подключения. Чаще всего, чтобы подключить трехфазный агрегат в качестве бытовой однофазной нагрузки используются конденсаторы, но их количество и способ введения в работу зависят от многих параметров. Поэтому далее мы рассмотрим различные варианты схем подключения электродвигателей.

Без конденсаторов

Чтобы подключить асинхронный электродвигатель к сети 220В вовсе не обязательно использовать емкостной элемент. Благодаря развитию полупроводниковых ключей и схем с их использованием вы можете  избежать ненужных потерь мощности. Для этого применяется транзисторный или динисторный ключ.

Схема бесконденсаторного пуска треугольник

Приведенная выше схема предназначена для пуска электродвигателей с малыми оборотами до 1500 об/мин и относительно небольшой мощностью.

Работа схемы производится следующим образом:

• при подаче напряжения на ввод провода подключаются к двум точкам мотора;
•  напряжение на третью точку треугольника подается через времязадающую R-C  цепочку;
• магазин сопротивлений R1 и R2 регулирует интервал сдвига за счет перемещения бегунка;
• после насыщения конденсатора в цепочке динистор VS1 пропускает сигнал на открытие симистора VS2.

Если же подключение электрического агрегата предусматривает большую пусковую нагрузку и требует работы на высоких оборотах – до 3000об/мин, то необходимо применять аналогичную схему электронного ключа с двумя симисторами и отдельными времязадающими элементами для каждого из них. Но обмотки электрической машины будут подключаться по схеме разомкнутой звезды. Работа схемы аналогична предыдущей:

Схема бесконденсаторного пуска звезда

С конденсаторами

Использование емкостных элементов, чтобы подключить электродвигатель, является наиболее распространенным способом. Для этого используются два конденсатора, один из которых пусковой, а второй рабочий.  Пусковой вводится кратковременно, дополнительная емкость позволяет увеличить сдвиг напряжения в соответствующей обмотке и создать большее усилие.

Схема включения с конденсаторами

Как видите из рисунка выше, на электродвигатель подается однофазное напряжение между точками L и N. Асинхронный двигатель АД подключается к ним двумя обмотками,  а к третей та же фаза подключается через  контакты кнопочного переключателя SA1 и SA2, коммутирующие параллельно включенные конденсаторы C1 и C2.

Включение асинхронного электродвигателя происходит по такому принципу:

• Нажатием кнопки Пуск приводятся в движение две пары контактов — SA1 и SA2, после чего в обмотках начинает протекать электроток;
• После отпускания кнопки контакт SA2 остается замкнутым, подавая фазу со смещением через конденсатор  C1, а SA1 размыкается, выводя из цепи пусковой конденсатор C2;
• Пусковые характеристики возвращаются к номинальным и двигатель работает в штатном режиме.

Но при таком подключении асинхронного двигателя в сеть 220В будет обеспечиваться вращение ротора лишь в одну сторону. Поэтому для выполнения реверсивных движений понадобится полностью перебирать точки подключения или использовать другой способ.

С реверсом

Для некоторых технологических операций требуется осуществлять прямое и обратное вращение вала электродвигателя, поэтому подключение должно менять последовательность чередования напряжения на обмотках. Разумеется, что вручную выполнять подобные операции нецелесообразно, особенно, когда смена направления производится по нескольку раз в час.

Поэтому осуществление реверса электродвигателя, гораздо эффективнее сделать через коммутатор с двумя парами контактов, имеющих противоположную логику. Это может быть тумблер или поворотный переключатель, включаемый в схему вместо обычной кнопки:

Включение трехфазного двигателя с реверсом

Как видите на рисунке, принцип подключения ничем не отличается от рассмотренной схемы с конденсатором с той лишь разницей, что переключатель SA имеет два устойчивых положения. В одном случае он подает напряжение на конденсаторы с фазы, во втором с нулевого проводника. Поэтому чередование обмоток меняется на противоположное простым переключением тумблера.

Используя пускатель

Если в работе электродвигатель создает большую пусковую и рабочую нагрузку, то лучше подключить его через магнитный пускатель или контактор. Который обеспечит надежную коммутацию и последующую защиту электрической машины от аварийных ситуаций.

Схема включения через магнитный пускатель

Как видите на схеме, включение осуществляется за счет нажатия кнопки Пуск, которая замыкает цепь управления катушкой пускателя и подает напряжение на пусковой конденсатор С_пуск.  При протекании тока по катушке пускателя К1 происходит замыкание ее контактов К1.1 и К1.2. Первые предназначены для замыкания питающей линии электродвигателя. Вторые шунтируют кнопку Пуск, которая возвращается в отключенное состояние и размыкает цепь питания пускового конденсатора.

Как подбирать конденсаторы?

Если вы собрались подключить электродвигатель, то выбор  конденсатора осуществляется по таким принципам:

• Номинальное напряжение выбирается из соотношения 1,15 от подаваемого на мотор. Если брат больше, это увеличит стоимость установки и ее габариты. Если емкость рассчитать впритык, конденсатор перегреется и перегорит.
• Тип конденсатора – наиболее распространенные модели – бумажные, но они обладают большими габаритами. Поэтому выгоднее приобретать полипропиленовые. От электролитических лучше отказаться.
• Чтобы выбрать емкость пускового и рабочего конденсатора, необходимо воспользоваться таблицей соответствия по мощности электродвигателя:

Таблица: определение емкости конденсаторов

Мощность трехфазного электродвигателя, кВт	0,4	0,6	0,8	1,1	1,5	2,2
Минимальная емкость конденсатора Ср , мкф	40	60	80	100	150	230
Емкость пускового конденсатора (Сп), мкф	80	120	160	200	250	300

Если нужной вам мощности в таблице нет, можно воспользоваться расчетными формулами:

С_раб = (2800*I)/U — для включения трехфазного двигателя звездой

C_раб = (4800*I)/U — для включения трехфазного двигателя треугольником

где I – величина ток, протекающего через обмотки электродвигателя, а U – напряжение сети. Чтобы узнать емкость пускового конденсатора для подключения трехфазного агрегата, необходимо полученную величину рабочего умножить на два.

Видео в помощь

Схемы подключения асинхронных электродвигателей

Чтобы привести ротор электродвигателя в движение необходимо правильно подключить концы обмоток статора к трехфазной сети, где рабочее напряжение может быть:

• 220 вольт
• 380 вольт
• 660 вольт

Заказать новый электродвигатель по телефону
Асинхронные электродвигатели АИР предполагают два способа подключения к трехфазной промышленной сети – «треугольник» и «звезда». В основном электродвигатели АИР рассчитаны на 2 номинальных напряжения 220/380 В, либо 380/660 В и имеют два способа подключения к трехфазной промышленной сети: «звезда» и «треугольник»

220/380 220 В – «треугольник» 380 В – «звезда»

380/660 380 В — «треугольник» 660 В — «звезда»

Как правильно подключить шесть проводов электродвигателя?

Как правило двигатели имеют шесть выводов для возможности выбора схемы подключения: «звезда» либо «треугольник». Но встречаются и три вывода — уже соединенных внутри двигателя по схеме «звезда».

Схема подключения «звезда»

При подключении обмоток звездой начала обмоток подключаются к фазам, а концы обмоток собираются общую точку (0 точку).

Таким образом напряжение фазной обмотки составит 220В, а линейное напряжение между обмотками 380В. Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда является:

1. Плавный пуск
2. Возможность перегрузки (недлительной)
3. Повышенная надежность

При этом данная схема подключения обеспечит более низкую мощность от заявленной.

Схема подключения «треугольник»

При подключении треугольником последовательно конец одной обмотки соединяется с началом следующей обмотки.

Главными преимуществами такого подключения являются:

1. Максимальная мощность
2. Повышенный вращающий момент
3. Увеличенные тяговые способности

Однако, электродвигатели подключенные по схеме звезда больше нагреваются.

Комбинированный тип подключения

Как уже было отмечено, подключение «звездой» обеспечивает более плавный пуск, но пр этом не достигается максимальная заявленная мощность электромотора. При подключении «треугольником» достигается полная мощность, но пусковой ток может повредить изоляцию. Поэтому для мощных двигателей (начиная от АИР100L2), часто применяют комбинированную схему подключения трехфазных электродвигателей «звезда-треугольник», когда запуск двигателя происходит по схеме «звезда», в рабочем состоянии он переключается на схему «треугольник». Переключение обеспечивается магнитным пускателем или пакетным переключателем.

Наиболее популярные модели асинхронных электродвигателей:

Подключение асинхронного двигателя на 220 (видео, фото, схема)

Так как питающие напряжения у различных потребителей могут различаться друг от друга, возникает необходимость переподключения электрооборудования. Сделать подключение асинхронного двигателя на 220 вольт безопасным для дальнейшей работы оборудования достаточно просто, если следовать предложенной инструкции.

На самом деле это не является невыполнимой задачей. Если сказать коротко, то все, что нам нужно, это правильно подключить обмотки. Существует два основных типа асинхронных двигателей: трехфазные с обмоткой звезда – треугольник, и двигатели с пусковой обмоткой (однофазные). Последние используются, например, в стиральных машинах советской конструкции. Их модель АВЕ-071-4С. Рассмотрим каждый вариант по очереди.

Трехфазный

Асинхронный двигатель переменного тока имеет очень простую конструкцию по сравнению с другими видами электрических машин. Он довольно надежен, чем и объясняется его популярность. К сети переменного напряжения трехфазные модели включаются звездой или треугольником. Такие электродвигатели также различаются значением рабочего напряжения: 220–380 в, 380–660 в, 127–220 в.

Такие электродвигатели применяются на производстве, так как трехфазное напряжение чаще всего используется именно там. И в некоторых случаях бывает, что вместо 380 в есть трехфазное 220. Как их включить в сеть, чтобы не спалить обмотки?

Переключение на нужное напряжение

Для начала необходимо убедиться в том, что наш двигатель имеет нужные параметры. Они написаны на бирке, прикрепленной у него сбоку. Там должно быть указано, что один из параметров – 220в. Далее, смотрим подключение обмоток. Стоит запомнить такую закономерность схемы: звезда – для более низкого напряжения, треугольник – для более высокого. Что это означает?

Увеличение напряжения

Предположим, на бирке написано: Δ/Ỵ220/380. Это значит, что нам нужно включение треугольником, так как чаще всего соединение по умолчанию – на 380 вольт. Как это сделать? Если электродвигатель в борне имеет клеммную коробку, то несложно. Там есть перемычки, и все, что нужно – переключить их в нужное положение.

Но что, если просто выведено три провода? Тогда придется аппарат разбирать. На статоре нужно найти три конца, которые между собой спаяны. Это и есть соединение звездой. Провода нужно рассоединить и подключить треугольником.

В данной ситуации это сложностей не вызывает. Главное помнить, что есть начало и конец катушек. К примеру, возьмем за начало концы, которые были выведены в борно электродвигателя. Значит то, что спаяно – это концы. Теперь важно не перепутать.

Подключаем так: начало одной катушки соединяем с концом другой, и так далее.

Как видим, схема простая. Теперь двигатель, который был соединен для 380, можно включать в сеть 220 вольт.

Уменьшение напряжения

Предположим, на бирке написано: Δ/Ỵ 127/220. Это означает, что нужно подсоединение звездой. Опять же, если есть клеммная коробка, то все хорошо. А если нет, и включен наш электродвигатель треугольником? А если еще и концы не подписаны, то как их правильно соединить? Ведь здесь тоже важно знать, где начало намотки катушки, а где конец. Есть некоторые способы решения этой задачи.

Для начала разведем все шесть концов в стороны и омметром найдем сами статорные катушки.

Возьмем скотч, изоленту, еще что-нибудь из того, что есть, и пометим их. Пригодится сейчас, а может быть, и когда-нибудь в будущем.

Берем обычную батарейку и подсоединяем к концам а1-а2. К двум другим концам (в1-в2) подсоединяем омметр.

В момент разрыва контакта с батарейкой стрелка прибора качнется в одну из сторон. Запомним, куда она качнулась, и включаем прибор к концам с1-с2, при этом не меняем полярность батарейки. Проделываем все заново.

Если стрелка отклонилась в другую сторону, тогда меняем провода местами: с1 маркируем как с2, а с2 как с1. Смысл в том, чтобы отклонение было одинаковым.

Теперь батарейку с соблюдением полярности соединяем с концами с1-с2, а омметр – на а1-а2.

Добиваемся того, чтобы отклонение стрелки на любой катушке было одинаковым. Перепроверяем еще раз. Теперь один пучок проводов (например, с цифрой 1) у нас будет началом, а другой – концом.

Берем три конца, например, а2, в2, с2, и соединяем вместе и изолируем. Это будет соединение звездой. Как вариант, можем вывести их в борно на клеммник, промаркировать. На крышку наклеиваем схему соединения (или рисуем маркером).

Переключение треугольник – звезда сделали. Можно подключаться к сети и работать.

Однофазный

Теперь поговорим еще об одном виде асинхронных электродвигателей. Это однофазные конденсаторные машины переменного тока. У них две обмотки, из которых, после пуска, работает только одна из них. Такие двигатели имеют свои особенности. Рассмотрим их на примере модели АВЕ-071-4С.

По-другому они еще называются асинхронными двигателями с расщепленной фазой. У них на статоре намотана еще одна, вспомогательная обмотка, смещенная относительно основной. Пуск производится при помощи фазосдвигающего конденсатора.

Схема однофазного асинхронного двигателя

Из схемы видно, что электрические машины АВЕ отличаются от своих трехфазных собратьев, а также от коллекторных однофазных агрегатов.

Всегда внимательно читайте, что написано на бирке! То, что выведено три провода, абсолютно не значит, что это для подключения на 380 в. Просто спалите хорошую вещь!

Включение в работу

Первое, что нужно сделать, это определить, где середина катушек, то есть, место соединения. Если наш асинхронный аппарат в хорошем состоянии, то это сделать будет проще – по цвету проводов. Можно посмотреть на рисунок:

Если все так выведено, то проблем не будет. Но чаще всего приходится иметь дело с агрегатами, снятыми со стиральной машины неизвестно когда, и неизвестно кем. Здесь, конечно, будет сложнее.

Стоит попробовать вызвонить концы при помощи омметра. Максимальное сопротивление – это две катушки, соединенные последовательно. Помечаем их. Дальше, смотрим на значения, которые показывает прибор. Пусковая катушка имеет сопротивление больше, чем рабочая.

Теперь берем конденсатор. Вообще, на разных электрических машинах они разные, но для АВЕ это 6 мкФ, 400 вольт.

Если точно такого нет, можно взять с близкими параметрами, но с напряжением, не ниже 350 В!

Давайте обратим внимание: кнопка на рисунке служит для пуска асинхронного электродвигателя АВЕ, когда он уже включен в сеть 220! Другими словами, должно быть два выключателя: один общий, другой – пусковой, который, после его отпускания, отключался бы сам. Иначе спалите аппарат.

Если нужен реверс, то он делается по такой схеме:

Если все сделано правильно, тогда будет работать. Правда, есть одна загвоздка. В борно могут быть выведены не все концы. Тогда с реверсом будут сложности. Разве что разбирать и выводить их наружу самостоятельно.

Вот некоторые моменты, как подсоединять асинхронные электрические машины к сети 220 вольт. Схемы несложные, и при некоторых усилиях вполне возможно все это сделать собственными руками.

5 шагов подключения неизвестного электродвигателя

Иногда возникает такая проблема — необходимо подключить электродвигатель в стандартную сеть 380В 50 Гц, но характеристики двигателя неизвестны, поскольку документации к нему нет, а шильдик отсутствует.

Существуют 5 простых шагов, последовательно выполнив которые, можно обеспечить двигатель нужным напряжением питания, защитой и схемой включения.

1. Оцениваем номинальную мощность и ток двигателя

Прежде всего нужно ориентировочно определить мощность электродвигателя. Для этого находим похожий двигатель с известными параметрами, воспользовавшись каталогами производителей. Агрегаты должны совпадать по габаритам и диаметру вала.

На данном этапе мы сможем определить основные параметры для подключения и использования привода – мощность, ток, частоту вращения вала.

2. Определяем напряжение по схеме включения

Следующий шаг — определяем, по какой схеме подключить обмотки и какое напряжение подать. Есть несколько критериев, позволяющих с некоторой вероятностью оценить эти параметры.

Напомним, что промышленные низковольтные двигатели выпускаются с двумя видами напряжений питания: 220/380 В и 380/660 В для схем подключения «Треугольник» и «Звезда», соответственно. На двигатели первого вида можно подавать 380 В, собрав обмотки в схему «Звезда», на приводы второго вида – в «Треугольник».

Если электродвигатель новый, то, скорее всего, он собран по схеме, требующей питания 380 В. Именно такую схему обычно используют производители.

Если из двигателя выходит 3 провода, можно сделать вывод, что он имеет стандартное питание 380 В. При этом неважно, по какой схеме агрегат собран внутри. Однако, если в коробке присутствует конденсатор, можно утверждать, что двигатель рассчитан на напряжение 220 В и собран в «Треугольник». Кроме того, мощность в таком случае будет невысокой – не более 2,2 кВт. Для включения такого привода в трехфазную сеть 380 В нужно собрать его по схеме «Звезда».

Если асинхронный двигатель имеет шесть никак не подключенных выводов, определить напряжение питания по схеме включения не получится. В этом случае нужно сначала найти выводы обмоток, затем начало и конец каждой обмотки, чтобы собрать их в одну из схем. Обычно названия обмоток и их начало/конец обозначены.

Электродвигатели мощностью более 5 кВт, как правило, не включают напрямую. Для этого используют преобразователь частоты, устройство плавного пуска, либо схему «Звезда»/«Треугольник».

3. Подаем питание на двигатель

После того, как проведена оценка мощности и выбрана схема включения, можно подавать питание. Первоначально двигатель должен работать в холостом режиме. Питание подается через мотор-автомат и автоматический выключатель. Для включения желательно использовать контактор.

Ориентировочный рабочий ток асинхронного двигателя можно посчитать по эмпирической формуле: I (А) = 2 х P (кВт). То есть, если определено, что мощность двигателя составляет 3 кВт, его номинальный ток будет около 6 А в любой из схем включения.

Номинал мотор-автомата выбирается исходя из определенной ранее мощности. Для холостого хода уставку автомата можно установить в 2 раза меньше номинала, в нашем примере – около 3А. Если автомат выбивает, его уставку увеличивают вплоть до номинала (6 А).

На данном этапе необходимо следить за исправностью двигателя и его температурой, контролировать ток холостого хода токоизмерительными клещами. В холостом режиме двигатель не должен греться при нормальной работе крыльчатки вентилятора. Если нагрев происходит, это может означать, что агрегат неисправен либо нужно изменить схему его включения.

4. Определяем необходимой ток защиты

Номинальный ток и номинальная мощность электродвигателя ограничены его нагревом. Предел рабочей температуры определяется классом изоляции. Максимальная температура обмоток двигателей с низшим классом изоляции (Y) составляет 90°С. На это значение и нужно ориентироваться.

Для определения тока защиты включаем двигатель с номинальной нагрузкой на валу через мотор-автомат с током уставки, определенном на предыдущем шаге. После подачи питания автомат должен отработать по перегрузке. Далее увеличиваем его уставку, при необходимости подключаем автомат с другим диапазоном уставки.

В итоге опытным путем определяем номинал мотор-автомата, уставка которого обеспечивает продолжительную работу двигателя на номинальной нагрузке.

5. Контролируем нагрев обмоток

При работе любого двигателя необходимо периодически контролировать его температуру. В данном случае это особенно важно. Как показывает опыт, болевой порог человеческой руки равен 60°С. Такой способ контроля температуры – самый простой, однако лучшим способом будет использование встроенного термочувствительного элемента.

Заключение

Любой двигатель с неизвестными характеристиками имеет свою историю. Поэтому, прежде чем следовать советам, изложенным в статье, нужно обследовать оборудование либо расспросить персонал о том, где ранее был установлен привод.

Другие полезные материалы:
Трехфазный двигатель в однофазной сети
Эксплуатация электрооборудования вне помещений
Как прозвонить электродвигатель мультиметром
Как рассчитать потребляемую мощность двигателя

Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для питания от трехфазной сети переменного тока.

Асинхронные электродвигатели широко применяются в промышленности благодаря относительной простоте конструкции, хорошим рабочим характеристикам, удобству управления.

Подобные устройства часто попадают в руки домашнего мастера и он, пользуясь знанием основ электротехники, подключает такой электродвигатель для работы от однофазной сети 220 вольт. Чаще всего его используют для наждака, обработки древесины, измельчения зерен и выполнения других простых работ.

Даже на отдельных промышленных станках и механизмах с приводами встречаются образцы различных двигателей, способных работать от одной или трех фаз.

Чаще всего у них используется конденсаторный запуск, как наиболее простой и приемлемый, хотя это не единственный способ, известный большинству грамотных электриков.

Принцип работы трехфазного двигателя

Промышленные асинхронные электрические устройства систем 0,4 кВ выпускаются с тремя обмотками статора. К ним прикладываются напряжения, сдвинутые по углу на 120 градусов и вызывающие токи аналогичной формы.

Для запуска электродвигателя токи направляют таким образом, чтобы они создали суммарное вращающееся электромагнитное поле, оптимально воздействующее на ротор.

Конструкция статора, используемая для этих целей, представлена:

1. корпусом;

2. магнитопроводом сердечника с уложенными в него тремя обмотками;

3. клеммными выводами.

В обычном исполнении изолированные провода обмоток собраны по схеме звезды за счет установки перемычек между винтами клемм. Кроме этого способа еще существует подключение, называемое треугольником.

В обоих случаях обмоткам назначено направление: начало и конец, связанное со способом монтажа — навивки при изготовлении.

Обмотки нумеруются арабскими цифрами 1, 2, 3. Их концы обозначаются К1, К2, К3, а начала — Н1, Н2, Н3. У отдельных типов двигателей подобный способ маркировки может быть изменен, например, С1, С2, С3 и С4, С5, С6 или другими символами либо вообще не применяться.

Правильно нанесенная маркировка упрощает подключение проводов питания. При создании на обмотках симметричной схемы расположения напряжений, обеспечивается создание номинальных токов, осуществляющих оптимальную работу электродвигателя. В этом случае их форма в обмотках полностью соответствует подводимому напряжению, повторяет его без каких-либо искажений.

Естественно, следует понимать, что это чисто теоретическое заявление, ибо на практике токи преодолевают различные сопротивления, незначительно отклоняются.

Наглядному восприятию происходящих процессов помогает изображение векторных величин на комплексной плоскости. Для трехфазного двигателя токи в обмотках, создаваемые приложенным симметричным напряжением, изображаются следующим образом.

При питании электродвигателя системой напряжений с тремя равномерно разнесенными по углу и одинаковыми по величине векторами в обмотках протекают такие же симметричные токи.

Каждый из них образует электромагнитное поле, сила индукции которого наводит в обмотке ротора собственное магнитное поле. В результате сложного взаимодействия трех полей статора с полем ротора создается вращательное движение последнего, обеспечивается создание максимальной механической мощности, вращающей ротор.

Принципы подключения однофазного напряжения к трехфазному двигателю

Для полноценного подключения к трем одинаковым статорным обмоткам, разнесенных по углу на 120 градусов, два вектора напряжения отсутствуют, имеется только один из них.

Можно подать его всего в одну обмотку и заставить ротор вращаться. Но, эффективно использовать такой двигатель не получится. Он будет обладать очень малой выходной мощностью на валу.

Поэтому возникает задача подключения этой фазы таким образом, чтобы она в разных обмотках создавала симметричную систему токов. Другими словами, нужен преобразователь напряжения однофазной сети в трехфазную. Подобная задача решается разными методами.

Если отбросить сложные схемы современных инверторных установок, то можно реализовать следующие распространенные способы:

1. использование конденсаторного запуска;

2. применение дросселей, индуктивных сопротивлений;

3. создание различных направлений токов в обмотках;

4. комбинированный способ с выравниванием сопротивлений фаз для образования одинаковых амплитуд у токов.

Кратко разберем эти принципы.

Отклонение тока при прохождении через емкость

Наиболее широко практикуется конденсаторный запуск, позволяющий отклонять ток в одной из обмоток за счет подключения емкостного сопротивления, когда создается опережение тока от вектора приложенного напряжения на 90 градусов.

В качестве конденсаторов обычно используются металлобумажные конструкции серий МБГО, МБГП, КБГ и подобные. Электролиты не приспособлены для пропускания переменного тока, быстро взрываются, а схемы, предусматривающие их использование, отличаются сложностью, низкой надежностью.

В этой схеме ток отличается по углу от номинальной величины. Он отклоняется всего на 90 градусов, не доходя на 30^о (120-90=30).

Отклонение тока при прохождении через индуктивность

Ситуация аналогична предыдущей. Только здесь ток отстает от напряжения на те же 90 градусов, а тридцати недобирает. Кроме того, конструкция дросселя не такая простая, как у конденсатора. Его надо рассчитать, собрать, настроить под индивидуальные условия. Этот способ не получил широкого распространения.

При использовании конденсаторов или дросселей токи в обмотках электродвигателя не доходят до требуемого угла на тридцатиградусный сектор, показанный красным цветом на картинке, что уже создает повышенные потери энергии. Но, с ними приходится мириться.

Они мешают созданию равномерного распределения сил индукции, создают тормозящий эффект. Точно оценить его влияние сложно, но при простом подходе деления углов получается (30/120=1/4) потеря 25%. Однако, можно ли так считать?

Отклонение тока подачей напряжения обратной полярности

В схеме звезды принято фазный провод напряжения подключать на вход обмотки, а нулевой — на ее конец.

Если в две разнесенные на 120^о фазы подать одно и то же напряжение, но разделить их, а во второй изменить полярность, то токи сдвинутся по углу относительно друг друга. Они станут формировать электромагнитные поля разного направления, влияющего на вырабатываемую мощность.

Только при этом способе по углу получается отклонение токов на небольшое значение — 30^о.

Этим методом пользуются в отдельных случаях.

Способы комплексного применения конденсаторов, индуктивностей, изменения полярности обмоток

Первые три перечисленных метода не позволяют поодиночке создавать оптимально симметричное отклонение токов в обмотках. Всегда возникает их перекос по углу относительно стационарной схемы, предусмотренной для трехфазного полноценного питания. За счет этого происходит образование противодействующих моментов, тормозящих раскрутку, снижающих КПД.

Поэтому исследователи провели многочисленные эксперименты, основанные на разных сочетаниях этих способов с целью создания преобразователя, обеспечивающего наибольшую эффективность работы трехфазного двигателя. Эти схемы с подробным разбором электротехнических процессов приводятся в специальной учебной литературе. Их изучение повышает уровень теоретических знаний, но в своем большинстве они редко применяются на практике.

Хорошая картина распределения токов создается в схеме, когда:

1. на одну обмотку подается фаза прямого включения;

2. на вторую и третью обмотки напряжение подключают через конденсатор и дроссель, соответственно;

3. внутри схемы преобразователя осуществляется выравнивание амплитуд токов за счет подбора реактивных сопротивлений с компенсацией дисбаланса активными резисторами.

Хочется обратись внимание на третий пункт, которому многие электрики не придают значения. Просто посмотрите на следующую картинку и сделайте вывод о возможности равномерного вращения ротора при симметричном приложении к нему сил одинаковых и разных по величине.

Комплексный метод позволяет создать довольно сложную схему. Она очень редко применяется на практике. Один из вариантов ее реализации для электродвигателя мощностью в 1кВт показан ниже.

Для изготовления преобразователя необходимо создать непростой дроссель. Это требует затрат времени и материальных средств.

Также трудности возникнут при поиске резистора R1, который будет работать с токами, превышающими 3 ампера. Он должен:

• обладать мощностью, превышающей 700 ватт;
• хорошо охлаждаться;
• надежно изолироваться от токоведущих частей.

Существует еще несколько технических сложностей, которые придется преодолеть для создания такого преобразователя трехфазного напряжения. Однако, он довольно универсален, позволяет подключать двигатели с мощностью до 2,5 киловатт, обеспечивает их устойчивую работу.

Итак, технический вопрос подключения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть решен посредством создания сложной схемы преобразователя. Но, он не нашел практического применения по одной простой причине, от которой невозможно избавиться — завышенное потребление электроэнергии самим преобразователем.

Мощность, затрачиваемая на создание схемы трехфазных напряжений подобной конструкцией, превышает минимум в полтора раза потребности самого электродвигателя. При этом суммарные нагрузки, создаваемые на подводящую питание электропроводку, сравнимы с работой старых сварочных аппаратов.

Электрический счетчик, к радости продавцов электроэнергии, очень быстро начинает перечислять деньги из кошелька домашнего мастера на счет энергоснабжающей организации, а это хозяевам совсем не нравится. В итоге сложное техническое решение создания хорошего преобразователя напряжения оказалось ненужным для практического применения в домашнем хозяйстве, да и на промышленных предприятиях тоже.

Допонительно

Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей для работы от однофазных сетей:

Схемы а — е применяются в том случае, когда фазы обмотки статора жестко соединены в звезду или треугольник и у двигателя имеется только три выводных конца. Наилучшими из этих схем следует считать схемы в и е. При включении двигателя по этим схемам в случае правильного подбора емкости конденсатора он обладает вполне удовлетворительными пусковыми и рабочими свойствами.

Схемы ж и з применяются в случае, когда у двигателя имеется шесть выходных концов — начала и концы всех фаз. При таком соединении обмоток двигатель практически не отличается от обычного однофазного асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением или емкостью.

Обмотки двух его фаз, соединенные последовательно, образуют рабочую обмотку, а обмотка третьей фазы — пусковую обмотку. Рабочая обмотка, как и в обычном однофазном двигателе с пусковым сопротивлением или емкостью, занимает 2/3 пазов статора, пусковая обмотка — 1/3 пазов.

При правильном выборе активного сопротивления или емкости этот двигатель может иметь примерно такие же пусковые и рабочие свойства, как и специально рассчитанный однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой. (Ю. М. Юферов. Электрические двигатели автоматических устройств)

4 заключительных вывода

1. Технически использовать однофазное подключение трехфазного двигателя можно. Для этого создано много разнообразных схем с различной элементной базой.

2. Практически применять этот способ для длительной работы приводов в промышленных станках и механизмах нецелесообразно из-за больших потерь энергии потребления, создаваемых посторонними процессами, ведущими к низкому КПД системы, повышению материальных затрат.

3. В домашних условиях схему можно использовать для выполнения кратковременных работ на неответственных механизмах. Длительно работать подобные устройства могут, но при этом оплата электроэнергии значительно возрастает, а мощность работающего привода не обеспечивается.

4. Для эффективной эксплуатации асинхронного двигателя лучше использовать полноценную трехфазную сеть питания. Если такой возможности нет, то лучше отказаться от этой затеи и приобрести специальный однофазный электродвигатель соответствующей мощности. 

Ранее ЭлектроВести писали, что британская компания Swindon Powertrain предложила вариант преобразования любого топливного автомобиля в электрический, выпустив компактную и готовую к установке силовую установку High Power Density (HPD) мощностью 80 кВт.

По материалам: electrik.info.

Пуск асинхронного двигателя – методы пуска

Трехфазный асинхронный двигатель Самозапускающийся . Когда источник питания подключен к статору трехфазного асинхронного двигателя, создается вращающееся магнитное поле, ротор начинает вращаться, и запускается асинхронный двигатель. Во время пуска скольжение двигателя составляет единиц , а пусковой ток очень велик.

Назначение стартера – не просто запустить двигатель, но он выполняет две основные функции.Это следующие:

• Для уменьшения сильного пускового тока,
• Для защиты от перегрузки и пониженного напряжения.

Трехфазный асинхронный двигатель можно запустить, подключив двигатель напрямую к полному напряжению источника питания. Двигатель также можно запустить, подав на двигатель пониженное напряжение. Крутящий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату приложенного напряжения. Таким образом, двигатель создает больший крутящий момент, когда он запускается при полном напряжении, чем когда он запускается при пониженном напряжении.

Существует три основных метода запуска асинхронного двигателя с сепаратором . Это следующие:

Устройство прямого пуска

Метод прямого пуска асинхронного двигателя от сети прост и экономичен. В этом методе пускатель подключается непосредственно к питающему напряжению. Таким способом запускаются малые двигатели мощностью до 5 кВт, чтобы избежать колебаний напряжения питания.

Пускатель звезда-треугольник

Метод пуска трехфазных асинхронных двигателей звезда-треугольник очень распространен и широко используется среди всех методов.В этом методе двигатель работает с обмотками статора, соединенными треугольником.

Пускатель автотрансформаторный

Автотрансформатор используется в обоих типах соединений, то есть при соединении звездой или треугольником. Автотрансформатор используется для ограничения пускового тока асинхронного двигателя.

Вышеуказанные три пускателя используются для асинхронного двигателя с ротором с сепаратором.

Метод пускателя индукционного двигателя с контактным кольцом

В пускателе асинхронного двигателя с контактным кольцом полное напряжение питания подается на пускатель.Схема подключения асинхронного двигателя пускателя с контактным кольцом показана ниже:

Подключено полное пусковое сопротивление, что снижает ток питания статора. Ротор начинает вращаться, и сопротивление ротора постепенно снижается по мере увеличения скорости двигателя. Когда двигатель работает с номинальной частотой вращения при полной нагрузке, пусковые сопротивления полностью отключаются, а контактные кольца замыкаются накоротко.

Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей

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

Пускатели прямого включения (DOL)

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

Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором

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

1. С использованием первичных резисторов
2. Автотрансформатор
3. Выключатели звезда-треугольник

1.Использование первичных резисторов:

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

2. Автотрансформаторы:

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

3. Пускатель звезда-треугольник:

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

Пуск электродвигателей с фазным ротором

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

Способы запуска трехфазного асинхронного двигателя

Методы пуска трехфазного асинхронного двигателя обычно включают прямой пуск, пуск при пониженном напряжении и устройство плавного пуска.

Пуск от сети
Этот вид режима пуска является самым основным и самым простым при запуске двигателя. Метод отличается меньшими инвестициями, простым оборудованием и небольшим количеством. Хотя время пуска невелико, крутящий момент меньше при пуске, а ток большой, что подходит для пуска двигателей небольшой мощности.

Пуск с пониженным напряжением
Метод пуска с пониженным напряжением может применяться в асинхронных двигателях среднего и большого размера для ограничения пускового тока.Когда двигатель завершит запуск, он возобновит работу на полном давлении. Однако в результате пуска при пониженном напряжении пусковой крутящий момент снижается. Следовательно, пуск при пониженном напряжении подходит только для пуска двигателя без нагрузки или с малой нагрузкой. Ниже приведены некоторые распространенные методы пуска при пониженном напряжении.

• Пуск последовательного сопротивления цепи статора
  В цепь обмоток статора двигателя включен трехфазный электрический реактор.Электрический реактор можно рассматривать просто как катушку, которая может создавать наведенную электродвижущую силу для уменьшения прямого входного напряжения промышленной частоты.
• Пуск звезда-треугольник
  В нормальном режиме работы трехфазный асинхронный двигатель, обмотка статора которого должна быть соединена треугольником, может быть запущен звездой во время пуска, чтобы снизить напряжение каждой фазы двигателя и затем уменьшить пусковой ток. После завершения пуска он подключается по схеме треугольник.
  Пуск со звезды на треугольник широко используется благодаря своим преимуществам, включая простое пусковое оборудование, низкую стоимость, более надежную работу и простое обслуживание.
• Пуск автотрансформатора
  Пуск автотрансформатора с пониженным напряжением означает, что пониженное напряжение электросети прикладывается к обмоткам статора двигателя до тех пор, пока скорость не приближается к установившемуся значению, а затем двигатель подключается к электросети.
  При запуске переключатель переводится в положение «пуск», и автотрансформатор подключается к сети с последующим подключением к обмоткам статора двигателя для достижения пуска с пониженным напряжением. Когда скорость вращения приближается к номинальному значению, переключатель будет переведен в положение «работа», и двигатель получит прямой доступ к сети при работе с полным давлением через отключение автотрансформатора.
  
  Пуск автотрансформатора пониженным напряжением вводится в соединение звездой для двигателя большой мощности или нормальной работы с запуском под определенной нагрузкой. В зависимости от нагрузки ответвления трансформатора выбираются по получению необходимого пускового напряжения и пускового момента. В этот момент пусковой момент все еще ослаблен, но не уменьшается на одну треть (по сравнению с пуском со сниженным напряжением со звездой-треугольником). Однако автотрансформатор имеет большие размеры и легкий вес, высокую цену и неудобство в обслуживании, поэтому его нельзя часто перемещать.

Устройство плавного пуска
Устройство плавного пуска – это устройство управления нового типа, основными преимуществами которого являются плавный пуск, легкая нагрузка, экономия энергии и быстрота. Одной из наиболее важных особенностей является то, что электронная схема проводится в кремниевом выпрямителе двигателя при тандемном подключении источника питания. Использование устройства плавного пуска для подключения источника питания к двигателю и различных методов управления углом проводимости в кремниевом выпрямителе может привести к постепенному увеличению входного напряжения двигателя от нуля и передаче всего напряжения на двигатель от начала до конца, что называется плавным пуском.При таком запуске крутящий момент двигателя будет постепенно увеличиваться с увеличением скорости. Фактически, устройство плавного пуска – это регулятор напряжения, который изменяет только напряжение без изменения частоты при запуске.

Как запустить асинхронный двигатель?

Каковы методы пуска трехфазного асинхронного двигателя?

Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей. Стартер с прямым включением (DOL) Стартер со звездой-треугольником. Пуск автотрансформатора. Стартер сопротивления ротора.Рассмотрение.

Почему асинхронные двигатели не запускаются автоматически?

Из вышеупомянутой темы мы можем легко сделать вывод, что однофазные асинхронные двигатели не являются самозапускающимися, потому что создаваемый поток статора является переменным по своей природе, и при запуске две составляющие этого потока компенсируют друг друга и, следовательно, нет чистый крутящий момент.

Почему асинхронный двигатель запускается автоматически?

Ротор с током, помещенный в магнитное поле, испытывает крутящий момент и, следовательно, начинает вращаться в направлении вращающегося магнитного поля.Таким образом, мы видим, что асинхронный двигатель самозапускается. На якорь синхронного двигателя подается трехфазное питание, создающее вращающееся магнитное поле.

Как запускается однофазный асинхронный двигатель?

Однофазные двигатели работают по тому же принципу, что и трехфазные двигатели, за исключением того, что они работают только от одной фазы. Одна фаза создает колеблющееся магнитное поле, которое движется вперед и назад, а не вращающееся магнитное поле (см. Нижний рисунок). Из-за этого у истинно однофазного двигателя нулевой пусковой момент.

Какой метод пуска лучше всего подходит для асинхронного двигателя?

Метод прямого пуска асинхронного двигателя прост и экономичен. В этом методе пускатель подключается непосредственно к питающему напряжению. Таким способом запускаются малые двигатели мощностью до 5 кВт, чтобы избежать колебаний напряжения питания.

Что представляет собой полная форма стартера DOL?

При подаче напряжения пускатель прямого включения (DOL) немедленно подключает клеммы двигателя непосредственно к источнику питания.В меньших размерах пускатель двигателя представляет собой выключатель с ручным управлением; В более крупных двигателях или в двигателях, требующих дистанционного или автоматического управления, используются магнитные контакторы.

Трехфазный асинхронный двигатель самозапускается?

Асинхронный двигатель всегда работает со скоростью меньше его синхронной скорости. Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, будет создавать магнитный поток в роторе, следовательно, заставляя ротор вращаться. Однофазные асинхронные двигатели не являются самозапускающимися двигателями, а трехфазные асинхронные двигатели – самозапускающимися двигателями.

Каков принцип работы асинхронного двигателя?

Двигатель, работающий по принципу электромагнитной индукции, известен как асинхронный двигатель. Электромагнитная индукция – это явление, при котором электродвижущая сила индуцирует электрический проводник, когда он находится во вращающемся магнитном поле.

Однофазный двигатель самозапускается?

Однофазные асинхронные двигатели не могут запускаться самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 °.После запуска вспомогательная обмотка необязательна. Вспомогательная обмотка двигателя с постоянным разделенным конденсатором имеет конденсатор, включенный последовательно с ним во время пуска и работы.

Какой тип двигателя не запускается автоматически?

Итак, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически. Однофазный асинхронный двигатель имеет распределенную обмотку статора и короткозамкнутый ротор. При питании от однофазного источника питания его обмотка статора создает магнитный поток (или поле), которое является только переменным, т.е.тот, который чередуется только по одной пространственной оси.

Где используется асинхронный двигатель?

Однофазные асинхронные двигатели широко используются для небольших нагрузок, таких как бытовые приборы, такие как вентиляторы. Хотя асинхронные двигатели традиционно используются для работы с фиксированной скоростью, они все чаще используются с частотно-регулируемыми приводами (VFD) в условиях регулируемой скорости.

Почему асинхронный двигатель не может работать с синхронной скоростью?

Асинхронный двигатель не может работать с синхронной скоростью.При синхронной скорости скольжение равно нулю, и, следовательно, крутящий момент, развиваемый двигателем, равен нулю. В случае идеального двигателя с нулевым трением и нулевыми потерями и без внешней нагрузки двигатель может вращаться с синхронной скоростью, потому что двигателю не требуется развивать крутящий момент для поддержания вращения.

Какие бывают типы однофазных асинхронных двигателей?

Типы однофазных асинхронных двигателей Двухфазный двигатель. Конденсаторный пуск двигателя. Двигатель с постоянным конденсатором. Конденсаторный пусковой конденсаторный двигатель.Электродвигатель с экранированными полюсами.

Что такое однофазный двигатель?

Однофазный режим – это электрическая неисправность, связанная с источником питания, в случае асинхронного двигателя. Это происходит при размыкании одной из трехфазных цепей трехфазного двигателя; следовательно, в остальных цепях присутствует избыточный ток.

Как проверить обмотки электродвигателя?

Проверьте обмотки двигателя с помощью мультиметра. Для начала установите мультиметр на показание сопротивления, а затем проверьте провода и клеммы двигателя.Вы должны проверить обмотки на наличие «короткого замыкания на землю» в цепи и обрыва или короткого замыкания в обмотках.

Способы пуска трехфазного асинхронного двигателя и их сравнение

Для пуска трехфазного асинхронного двигателя используются следующие типы пускателей:

Пуск при полном напряжении:

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

Пуск с пониженным напряжением:

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

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

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

Пуск при полном напряжении:

г.DOL Starter (прямой онлайн-пускатель):

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

Пуск с пониженным напряжением:

г. Автоматический пускатель трансформатора:

Напряжение, подаваемое на статор, может быть уменьшено до желаемого значения с помощью 3-фазного автотрансформатора, соединенного звездой.Он содержит подходящий переключатель, как показано на рисунке ниже.

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

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

Соотношение между пусковым моментом и крутящим моментом при полной нагрузке:

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

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

Пусковой крутящий момент уменьшается на X

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

ii. Стартер звезда-треугольник:

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

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

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

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

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

Сравнение различных стартеров:

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

[PDF] 10. Способ пуска асинхронных двигателей

Скачать 10. Способ пуска асинхронных двигателей …

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

10. Метод пуска асинхронных двигателей Теоретически трехфазный асинхронный двигатель самозапускается. Статор асинхронного двигателя состоит из трехфазных обмоток, которые при подключении к трехфазной сети создают вращающееся магнитное поле. Это соединит и перережет проводники ротора, что, в свою очередь, вызовет ток в проводниках ротора и создаст магнитное поле ротора.Магнитное поле, создаваемое ротором, будет взаимодействовать с вращающимся магнитным полем в статоре и производить вращение. Следовательно, в трехфазных асинхронных двигателях используется метод пуска не для обеспечения пускового момента на роторе, а по следующим причинам: 1) Уменьшите большие пусковые токи и предотвратите перегрев двигателя. 2) Обеспечьте защиту от перегрузки и обесточивания. Существует множество способов запуска трехфазных асинхронных двигателей. Некоторые из распространенных методов:  Пускатель прямого включения (DOL)  Пускатель звезда-треугольник  Пускатель с автоматическим трансформатором 34

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Inaam Ibrahim

 Пускатель с сопротивлением ротора  Стартер для силовой электроники

Пускатель с прямым включением (DOL) Пускатель с прямым включением (DOL) – это самый простой и самый дешевый из всех методов пуска, который обычно используется для индукционной индукции с короткозамкнутым ротором. моторы. Он напрямую подключает контакты двигателя к полному питающему напряжению. Пусковой ток очень большой, обычно в 6-8 раз больше номинального тока. Пусковой крутящий момент, вероятно, будет в 0,75–2 раза больше крутящего момента при полной нагрузке.Чтобы избежать чрезмерных падений напряжения в линии питания из-за высоких пусковых токов, пускатель DOL используется только для двигателей мощностью менее 5 кВт. Внутри пускателя DOL имеются механизмы безопасности, которые обеспечивают защиту двигателя, а также Схема питания и управления асинхронным двигателем с прямым пускателем показана на рисунке (1). * Главный контактор K1M

35

Машины 3-го класса / переменного тока

Цепь питания

Доктор Инаам Ибрагим

Цепь управления

Рис.(1): цепи питания и управления I.M. с DOL-пускателем

DOL-пускатель состоит из катушечного контактора K1M, управляемого кнопками пуска и останова. При нажатии кнопки пуска S1 катушка контактора K1M получает питание от линии L1. Три сетевых контакта (1-2), (3-4) и (5-6) на рис. (1) закрыты. Таким образом, двигатель подключен к источнику питания. Когда нажимается кнопка останова 36

3-го класса / машины переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

, питание через контактор K1M отключается.Поскольку K1M обесточен, главные контакты (12), (3-4) и (5-6) разомкнуты. Электропитание двигателя отключается, и двигатель останавливается.

Пускатель со звезды на треугольник Пуск со звезды на треугольник – очень распространенный тип пускателя, который широко используется по сравнению с другими типами пускателей. В этом методе при пуске использовалось пониженное напряжение питания. На рисунке (2) показано соединение трехфазного асинхронного двигателя с пускателем со звезды на треугольник. В этом методе достигается низкий пусковой ток за счет того, что сначала обмотка статора соединяется звездой, а затем, когда двигатель достигает определенной скорости, ходовой переключатель меняет расположение обмоток со звезды на треугольник.Путем соединения обмоток статора сначала звездой, а затем треугольником линейный ток, потребляемый двигателем при запуске, уменьшается на одну треть по сравнению с пусковым током с обмотками, соединенными треугольником. Во время пуска, когда обмотки статора включены, каждая фаза статора получает напряжение

, где

୐

– линейное напряжение. Поскольку крутящий момент, развиваемый асинхронным двигателем, пропорционален квадрату приложенного напряжения, пуск со звезды на треугольник снизил пусковой момент до одной трети от значения, получаемого при прямом включении. дельта-старт.

 Главный контактор K2M  Контактор треугольника K3M  Контактор звезды K1M  Реле тепловой перегрузки F1

Рис. (2) Асинхронный двигатель с пускателем звезды треугольник 38

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Автотрансформатор Стартер Принцип действия метода автотрансформатора аналогичен методу пускателя со звезды на треугольник. Пусковой ток ограничивается (с помощью трехфазного автотрансформатора) уменьшением начального приложенного напряжения статора. Пускатель с автотрансформатором более дорогой, более сложный в эксплуатации и более громоздкий по конструкции по сравнению с методом пуска со звезды на треугольник.Но пускатель автотрансформатора подходит как для двигателей, подключенных по схеме звезды, так и по схеме треугольника, а пусковой ток и крутящий момент можно отрегулировать до желаемого значения, взяв правильное ответвление от автотрансформатора. Когда рассматривается метод звезда-треугольник, напряжение можно регулировать только с коэффициентом

.

На рисунке (3) показано соединение трехфазного асинхронного двигателя с пускателем автотрансформатора.

39

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Рис.(3) показывает I.M с пускателем автотрансформатора.

Пускатель сопротивления ротора Этот метод позволяет подключать внешнее сопротивление к ротору через контактные кольца и щетки. Первоначально сопротивление ротора

устанавливается на максимальное значение, а затем постепенно уменьшается по мере увеличения скорости двигателя, пока не станет равным нулю.

40

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Импедансный пусковой механизм ротора обычно очень громоздкий и дорогой по сравнению с другими методами.Он также требует очень высоких затрат на техническое обслуживание. Кроме того, при прохождении тока через резисторы выделяется значительное количество тепла. В этом методе также ограничена начальная частота. Однако метод импеданса ротора позволяет запускать двигатель под нагрузкой. На рисунке (4) показано соединение трехфазного асинхронного двигателя с пускателем сопротивления ротора.

Рис. (4) Показывает I.M. с резистивным пускателем ротора.

41

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Пример (9): желательно установить трехфазный асинхронный двигатель с клеткой, ограничивающий максимальный линейный ток, потребляемый от трехфазного источника питания 400 В, до 120 А., если пусковой ток в 6 раз превышает ток полной нагрузки, какова максимально допустимая полная нагрузка двигателя, кВА, когда i. Он напрямую подключен к сети ii. Он подключается через автотрансформатор с ответвлением 60% iii. Он предназначен для использования с пускателем со звезды на треугольник. Решение: i. Пуск от сети Максимальный сетевой ток, пусковой ток

ୱ୲

୐

ϐ ୪

Так как максимальный сетевой ток, потребляемый от источника питания, составляет 120A ୤୲

୤

Максимально допустимый ток двигателя ୐ ୤୲

42

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

ii. Пуск автотрансформатора ୱ୲

ଶ

ୱୡ

୤୲

ଶ

ଶ

୤୲

୤୲

ଶ

Максимально допустимая мощность двигателя ୐ ୤୲

iii. Пуск звезда-треугольник ୱ୲ ௙௧

୤୲ ௙௧

Максимально допустимая мощность двигателя в кВА ୐ ୤୲

43

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

11. УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Скорость асинхронного двигателя определяется как

N = 120f / p (1-S).Таким образом, очевидно, что скорость асинхронного двигателя можно контролировать, изменяя любой из трех факторов, а именно частоту питания f, число полюсов P или скольжение S. Основные методы, используемые для управления скоростью асинхронных двигателей, следующие: 1. Изменение полюса 2. Регулировка напряжения статора 3. Регулировка частоты питания 4. Контроль сопротивления ротора 5. Рекуперация энергии скольжения. Основные принципы этих методов описаны ниже.

Изменение полюсов Число полюсов статора можно изменить с помощью  нескольких обмоток статора  метода последовательных полюсов  амплитудной модуляции полюсов (PWM) 44

3-го класса / машины переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Методы управления скоростью путем переключения полюсов подходят для двигателей с сепаратором только потому, что ротор с сепаратором автоматически развивает число полюсов, равное полюсам обмотки статора. 1. Множественные обмотки статора В этом методе статор снабжен двумя отдельными обмотками, намотанными для двух разных чисел полюсов. Одна обмотка находится под напряжением. Предположим, что у двигателя две обмотки на 6 и 4 полюса. При питании 50 Гц синхронная скорость будет соответственно 1000 и 1500 об / мин.Если проскальзывание при полной нагрузке составляет 5% в каждом случае, рабочие скорости будут 950 об / мин и 1425 об / мин соответственно. Этот метод менее эффективен и более дорог, поэтому его используют только в случае крайней необходимости.

45

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

2. Метод последовательных полюсов В этом методе одна обмотка статора делится на несколько групп катушек. Выводятся терминалы всех этих групп. Количество полюсов можно изменить, просто изменив соединения катушек.На практике обмотка статора делится только на две группы катушек. Количество полюсов можно изменять в соотношении 2: 1. На рис. (1) показана одна фаза обмотки статора, состоящая из 4 катушек, разделенных на две группы a – b и c – d. Группа a – b состоит из катушек с нечетными номерами (1,3), соединенных последовательно. Группа c – d имеет последовательно пронумерованные катушки (2, 4). Клеммы a, b, c, d вынимаются, как показано.

рис. (1-b)

рис. (1-c) Рис. (1) Фазовые соединения статора для 4 полюсов 46

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Катушки можно заставить проводить ток в заданных направлениях, соединяя группы катушек последовательно или параллельно, как показано на рис. (1-b) и рис. (1-c) соответственно. При таком подключении всего будет 4 полюса, обеспечивающих синхронную скорость 1500 об / мин для системы 50 Гц. Если ток через катушки группы a – b поменять местами (рис. 2), то все катушки будут создавать северные (N) полюса. Для завершения магнитного пути поток групп полюсов должен проходить через промежутки между группами, тем самым вызывая магнитные полюса противоположной полярности (полюса S) в межполюсных пространствах.

рис. (2-b) последовательное соединение

рис. (2-c) параллельное соединение

Рис. (2) 8-полюсное соединение фаз статора 47

Машины 3-го класса / переменного тока.

Доктор Инаам Ибрагим

Контроль напряжения статора Крутящий момент, развиваемый асинхронным двигателем, пропорционален

квадрату приложенного напряжения. Изменение кривых крутящего момента в зависимости от приложенного напряжения показано на рис. (3). Эти кривые показывают, что скольжение при максимальном крутящем моменте sm остается неизменным, в то время как значение тормозного момента уменьшается с уменьшением приложенного напряжения.Также отметим, что пусковой момент также ниже при более низких напряжениях. Таким образом, даже если заданный уровень напряжения достаточен для достижения рабочего крутящего момента, машина может не запуститься. Этот метод управления скоростью лучше всего подходит для нагрузок, требующих очень небольшого пускового момента, но их требования к крутящему моменту могут увеличиваться со скоростью T

.

Рис. (3): Кривые крутящий момент – скорость для различных напряжений на клеммах 48

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Inaam Ibrahim

Регулирование частоты питания Синхронная скорость асинхронного двигателя определяется как ௌ

௦

Синхронная скорость и, следовательно, скорость двигателя могут контролироваться путем изменения частоты питания. ЭДС, индуцированная в статоре асинхронного двигателя, определяется как ୱ ଵ

. Следовательно, при изменении частоты питания E1 также изменится, чтобы сохранить тот же поток в воздушном зазоре. Если пренебречь падением напряжения статора, напряжение на клеммах V1 будет равно E1.Чтобы избежать насыщения и минимизировать потери, двигатель работает при номинальном потоке в воздушном зазоре путем изменения напряжения на клеммах с частотой, чтобы поддерживать постоянное отношение (

) при номинальном значении.

Этот тип управления известен как постоянное напряжение в герцах. Таким образом, для управления скоростью асинхронного двигателя с использованием источника переменного тока требуется источник питания с регулируемым напряжением. 49

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Контроль сопротивления ротора В асинхронном двигателе с фазным ротором можно изменить форму кривой крутящий момент – скорость, добавив дополнительное сопротивление в цепь ротора машины.Полученные кривые крутящего момента – скорости показаны на рис. (4). Этот метод контроля скорости очень прост. При малой величине скольжения можно получить большой пусковой момент и низкий пусковой ток. Основным недостатком этого метода является низкий КПД из-за дополнительных потерь в резисторах, включенных в цепь ротора. Из-за удобства и простоты его часто применяют, когда необходимо снизить скорость только на короткое время (краны).

Рис. (4) График зависимости крутящего момента от скорости для изменения сопротивления ротора 50

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Inaam Ibrahim

Однофазные двигатели Как следует из названия, эти двигатели используются с однофазным питанием. Однофазные двигатели – это наиболее распространенный тип электродвигателей, который находит широкое применение в быту, торговле и промышленности. Однофазные двигатели – это двигатели небольшого размера с мощностью до долей киловатт. Эти двигатели используются в бытовых устройствах, таких как вентиляторы, фены, стиральные машины, миксеры, холодильники, кухонные комбайны и другое кухонное оборудование. Эти двигатели также находят применение в вентиляторах систем кондиционирования, офисном оборудовании и т. Д.Однофазные двигатели можно разделить на следующие основные типы: 1. Однофазные асинхронные двигатели 2. Переменный ток. Серийный двигатель (универсальный двигатель) 3. Отталкивающие двигатели 4. Синхронный двигатель

51

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Однофазный асинхронный двигатель Однофазный асинхронный двигатель очень похож на 3-фазный короткозамкнутый ротор Индукционный двигатель. Он имеет ротор с короткозамкнутым ротором, идентичный трехфазному двигателю с короткозамкнутым ротором, и однофазную обмотку на статоре.В отличие от трехфазного асинхронного двигателя, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, но требует некоторых средств запуска. На рисунке (1) показан однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и однофазной распределенной обмоткой статора.

Рис. (1) Однофазный асинхронный двигатель Если обмотка статора подключена к однофазному переменному току. При питании обмотка статора создает магнитное поле, которое имеет синусоидальную пульсацию по силе. Полярность поля меняется на противоположную после 52

аппаратов 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

каждый полупериод, но поле не вращается. Следовательно, переменный поток не может производить вращение в неподвижном роторе с короткозамкнутым ротором. Однако, если ротор запускается вспомогательными средствами, двигатель быстро достигает конечной скорости. Поведение однофазного асинхронного двигателя можно объяснить на основе теории вращения двойного поля.

Теория вращения двойного поля Пульсирующее поле, создаваемое в однофазном двигателе переменного тока, разделяется на две составляющие половинной величины и вращается в противоположных направлениях с одинаковой синхронной скоростью.Пусть

௠

будет пульсирующим полем, которое имеет две компоненты, каждая из которых имеет величину

௠

. Оба вращаются с одинаковой угловой скоростью ω

рад / сек, но в противоположном направлении, как показано на рисунке (2-а). Результат двух полей равен

௠

cosθ. Таким образом, результирующее поле

изменяется согласно косинусу угла θ. Форма волны результирующего поля показана на рисунке (2-b). 53

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Рис. (2-a)

Рис. (2-b)

Таким образом, переменный поток, создаваемый обмоткой статора, можно представить как сумму двух вращающихся потоков

ଵ

и

ଶ

каждый

равен половине максимального значения переменного магнитного потока, и каждый вращается с синхронной скоростью в противоположных направлениях. Пусть поток ଶ

ଵ

(вперед) вращается против часовой стрелки, а поток

(назад) – по часовой стрелке.Поток

, создание потока крутящего момента

ଶ

ଵ

ଵ

приведет к

в направлении против часовой стрелки, а

приведет к созданию крутящего момента

ଶ

в направлении

по часовой стрелке. . В состоянии покоя эти два момента равны и противоположны, а результирующий крутящий момент равен нулю. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически. Этот факт проиллюстрирован на рисунке (3). 54

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Рис. (3) Крутящий момент – характеристика скольжения однофазного асинхронного двигателя

Ротор работает Предположим, что ротор запускается путем вращения ротора или с помощью вспомогательной цепи, скажем, по часовой стрелке. Поток, вращающийся по часовой стрелке, – это поток прямого вращения ௙

.

, а в другом направлении – поток, вращающийся в обратном направлении. прямой поток будет ௙

, где

௦ =

синхронная скорость

௦

௦

= скорость ротора в направлении прямого потока

55

3-го класса / машины переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Ротор вращается противоположно вращению обратного потока. Следовательно, скольжение по отношению к обратному потоку будет

௕

௦

ଶ ே ೞ ே ೞ

7

௦

௦

(ே ೞ ି ே)

000

000

ே ೞ

Таким образом, для потока прямого вращения, скольжение составляет s (меньше единицы), а для потока обратного вращения, скольжение составляет 2 секунды (больше единицы), поскольку для обычных соотношений сопротивления ротора / реактивного сопротивления крутящий момент при скольжении меньше чем единица больше, чем при скольжении больше единицы, результирующий крутящий момент будет в направлении вращения прямого потока.Таким образом, если двигатель один раз запускается, он развивает чистый крутящий момент в том направлении, в котором он был запущен, и будет работать как двигатель.

56

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Запуск однофазных асинхронных двигателей Однофазные асинхронные двигатели классифицируются на основе метода запуска и фактически известны под тем же именем, что и метод.

1. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой Статор асинхронного двигателя с расщепленной фазой имеет две обмотки: основную и вспомогательную.Эти обмотки смещены в пространстве на 90 электрических градусов, как показано на рисунке (4-а).

Рис. (4-a) Разделенная фаза I.M.

Вспомогательная обмотка сделана из тонкой проволоки, поэтому она имеет высокое отношение R / X по сравнению с основной обмоткой, которая имеет толстый провод из суперэмалевой меди. Когда две обмотки статора питаются от однофазного источника питания 57

3-го класса / машины переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

, ток Im и Ia в основной и вспомогательной обмотках отстает от напряжения питания V, и Ia опережает ток Im, как показано на рисунке (4-b).

Рис. (4-b) Фазорная диаграмма при запуске Это означает, что ток через вспомогательную обмотку сначала достигает максимального значения, а mmf или магнитный поток, обусловленный Ia, лежит вдоль оси вспомогательной обмотки, и через некоторое время ток Im достигает максимального значения. а mmf из-за Im лежит вдоль главной оси обмотки. Таким образом, двигатель становится двухфазным неуравновешенным. Благодаря этим двум полям создается пусковой крутящий момент, и двигатель становится самозапускающимся. После запуска двигателя вспомогательная обмотка обычно отключается с помощью центробежного переключателя, который работает примерно на 75% синхронной скорости.Наконец двигатель работает из-за основной обмотки. Поскольку это однофазный двигатель, во время работы всегда возникает некоторый уровень гудящего шума. Номинальная мощность таких двигателей обычно составляет от 60 до 250 Вт. 58

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Типичная характеристика крутящего момента – скорости показана на рис. (4-c).

Характеристики • Из-за своей низкой стоимости асинхронные двигатели с расщепленной фазой являются наиболее популярными однофазными двигателями на рынке • Поскольку пусковая обмотка сделана из тонкой проволоки, плотность тока высока, и обмотка быстро нагревается.Если время пуска превышает 5 секунд, обмотка может перегореть, если двигатель не защищен встроенным тепловым реле. Таким образом, этот двигатель подходит для нечастых периодов пуска. 2. Конденсатор – пусковой двигатель Конденсаторы используются для улучшения пусковых и рабочих характеристик однофазных асинхронных двигателей. 59

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Двигатель с конденсаторным пуском идентичен двигателю с расщепленной фазой, за исключением того, что пусковая обмотка имеет столько же витков, сколько и основная обмотка.Кроме того, конденсатор C включен последовательно с пусковой обмоткой, как показано на рисунке (5-a).

Рис. (5-a) Конденсаторный пусковой двигатель Величина конденсатора выбрана таким образом, чтобы Ia опережала Im примерно на 90o (рис. 5-b), так что пусковой момент является максимальным для определенных значений Ia и Im. И снова пусковая обмотка размыкается центробежным переключателем, когда двигатель достигает примерно 75% синхронной скорости. Затем двигатель работает как однофазный асинхронный двигатель и продолжает ускоряться, пока не достигнет нормальной скорости.

60

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Типичная характеристика крутящего момента – скорости показана на рис. (5-c).

Рис. (5-c) Характеристики  Хотя пусковые характеристики двигателя с конденсаторным пуском лучше, чем у двигателя с расщепленной фазой, обе машины обладают одинаковыми рабочими характеристиками, поскольку основные обмотки идентичны.  Фазовый угол между двумя токами составляет примерно 90 по сравнению с примерно 25 ° в двигателе с расщепленной фазой.Следовательно, при одинаковом пусковом моменте ток в пусковой обмотке примерно вдвое меньше, чем в двигателе с расщепленной фазой. Следовательно, пусковая обмотка конденсаторного пускового двигателя нагревается медленнее и хорошо подходит для применений, требующих частых или длительных периодов пуска. 61

Машины 3-го класса / переменного тока

Д-р Инаам Ибрагим

 Конденсаторные двигатели используются там, где требуется высокий пусковой момент и где длительный пусковой период может быть долгим e.грамм. для привода: a) компрессоров b) больших вентиляторов c) насосов d) высокоинерционных нагрузок. Номинальная мощность таких двигателей составляет от 120 Вт до 0,75 кВт.

3. Двигатель постоянного тока с разделенными конденсаторами В этом двигателе, как показано на рис. (6-a), конденсатор, подключенный последовательно со вспомогательной обмоткой, не отключается после запуска и все время остается в цепи. . Это упрощает конструкцию и снижает стоимость, поскольку центробежный переключатель не требуется. Коэффициент мощности, пульсация крутящего момента и КПД также улучшаются, поскольку двигатель работает как двухфазный.Мотор будет работать тише. Емкость конденсатора составляет порядка 20-50

Ф и

, потому что он работает непрерывно, это масло переменного тока с бумагой. Конденсатор – это компромисс между наилучшим пусковым и рабочим значением, поэтому в жертву приносится пусковой крутящий момент. Типичная характеристика крутящий момент – скорость показана на рис. (6-b). 62

Машины 3-го класса / переменного тока

Рис. (6-a) Постоянный двигатель с разделенным конденсатором

Доктор Инаам Ибрагим

Рис.(6-b) характеристика крутящего момента – скорости

Характеристика  Эти двигатели используются там, где требуемый пусковой крутящий момент низок, например, в оборудовании, перемещающем воздух, например, в вентиляторах, воздуходувках и регуляторах напряжения, а также в масляных горелках, где особенно желательна нормальная работа.

4. Конденсатор – Пусковой конденсатор – Работа Можно использовать два конденсатора, один для запуска и один для работы, как показано на рис. (7-a).

Рис. (7-a) Конденсатор – Пусковой конденсатор – Рабочий двигатель 63

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Теоретически оптимальные пусковые и рабочие характеристики могут быть достигнуты при наличии двух конденсаторов. Пусковой конденсатор больше по емкости и относится к электролитическому типу переменного тока. Рабочий конденсатор, постоянно включенный последовательно с пусковой обмоткой, имеет меньшую мощность и относится к масляному типу бумаги. Типичные значения этих конденсаторов для мощности 0,5 л.с. составляют Cs = 300 F, Cr = 40 F. Типичная характеристика крутящего момента – скорости показана на рис. (7-б).

Рис. (7-b) характеристика крутящего момента – скорости Характеристика    

Способность к запуску с большими нагрузками Чрезвычайно тихая работа Более высокий КПД и коэффициент мощности Способность развивать 25-процентную перегрузочную способность.Следовательно, такие двигатели идеально подходят там, где требования к нагрузке высоки, как в случае компрессоров и конвейеров и т. Д. 64

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

5. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами Эти двигатели имеют конструкцию с явно выраженными полюсами. Затененная полоса, состоящая из короткозамкнутого медного витка, известная как затеняющая катушка, используется на одной части каждого полюса, как показано на рис. (8-a)

Рис. (8-a) Асинхронный двигатель с экранированными полюсами При чередовании В обмотке возбуждения протекает ток, в сердечнике возбуждения создается переменный поток.Часть этого потока связана с затеняющей катушкой, которая ведет себя как закороченная вторичная обмотка трансформатора. В затеняющей катушке индуцируется напряжение, и это напряжение вызывает в ней ток. Индуцированный ток создает поток, называемый индуцированным потоком, который противодействует основному потоку сердечника. Затеняющая катушка, таким образом, заставляет поток в заштрихованной части отставать от потока в незатененной части полюса.При этом основной поток и поток заштрихованного полюса смещаются в пространстве. Это смещение меньше 90o. Поскольку между двумя потоками существует смещение во времени и пространстве, создаются условия для создания вращающегося магнитного поля. Под действием вращающегося потока на обойме ротора создается пусковой момент. Направление этого вращающегося поля (потока) – от незатененной части полюса к затемненной. Типичная характеристика крутящий момент-скорость показана на рис. (8-б).

Рис. (8-b) характеристика крутящего момента – скорости Характеристика  Основные особенности этого двигателя – чрезвычайно простая конструкция и отсутствие центробежного переключателя  Поскольку пусковой момент, КПД и коэффициент мощности очень низкие, эти двигатели подходят только для малых силовые приложения, например погонять: Маленькие вентиляторы б) игрушки в) фены. Номинальная мощность таких двигателей составляет примерно до 30 Вт. 66

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Эквивалентная схема

однофазного асинхронного двигателя Когда статор однофазного асинхронного двигателя соединен с однофазным – фазового питания ток статора создает пульсирующий поток.Согласно теории двойного вращения поля, пульсирующий поток в воздушном зазоре в двигателе в состоянии покоя может быть разделен на два равных и противоположных потока с двигателем. Поскольку величина каждого вращающегося потока составляет половину переменного потока, удобно предположить, что два вращающихся потока действуют на два отдельных ротора. Таким образом, однофазный асинхронный двигатель можно рассматривать как состоящий из двух двигателей, имеющих общую обмотку статора и двух воображаемых роторов, которые вращаются в противоположных направлениях.Полное сопротивление покоя каждого ротора относительно обмотки главного статора составляет (

మ ଶ

௑ ሖ మ ଶ

).

Эквивалентная схема однофазного асинхронного двигателя в состоянии покоя показана на рис. (9). R1m = сопротивление обмотки статора X 1m = реактивное сопротивление рассеяния обмотки статора XM = полное реактивное сопротивление намагничивания

67

Машины 3-го класса / переменного тока ଶ =

ଶ =

Доктор Инаам Ибрагим

сопротивление ротора относительно статора реактивное сопротивление утечки ротора относительно статора

Рис.(9) На этой диаграмме часть эквивалентной схемы, представляющая влияние магнитного потока в воздушном зазоре, разделена на две части. Первая часть показывает эффект потока прямого вращения, а вторая часть показывает эффект потока обратного вращения. Прямой поток индуцирует в основной обмотке статора напряжение ЭДС. Обратно вращающийся поток индуцирует напряжение Emb в обмотке главного статора. Результирующее индуцированное напряжение в обмотке главного статора равно Em, где Em = Emf + Emb. В состоянии покоя,

Emf = Emb

Теперь предположим, что двигатель запускается с помощью вспомогательной обмотки.Вспомогательная обмотка отключается после того, как двигатель набирает нормальную скорость. Эффективное сопротивление ротора асинхронного двигателя зависит от скольжения ротора. Скольжение ротора по отношению к потоку прямого вращения равно S. Проскальзывание ротора по отношению к потоку обратного вращения равно (2-S). Если учесть прямое и обратное скольжение, результатом будет эквивалентная схема, показанная на рис. (10), которая представляет двигатель, работающий только от основной обмотки.

69

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Inaam Ibrahim

Рис. (10) Импеданс ротора, представляющий влияние прямого поля относительно обмотки статора m, определяется импедансом ோ మ

ଶ ௌ

ሖ మ ଶ

௑ ಾ

параллельно с ௙ ௙

ଶ

௙

. ௙

ଶ

ଶ

௑ ሖ మ

ோ మ ଶ

ଶ

ଶ ௌ

ெ

ଶ

௑ ಾ

2000 машиныInaam Ibrahim

Аналогично, импеданс ротора, представляющий влияние обратного поля относительно обмотки статора m, определяется импедансом ௕

ோ మ

ଶି ௦ ሻ ௕

௑

ோ మ

ଶ ሺ ଶି ௌ ሻ

௑ ሖ మ ଶ

௑ ಾ ଶ

.

௑ ಾ ଶ

ଶ

ଶ

ெ

ଶ

ଶ

ெ

На рис.(11).

71

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

Ток в обмотке статора составляет 000

9

௠

௙

௕

Крутящий момент в обратном поле направление к направлению прямого поля, и, следовательно, общая мощность воздушного зазора в однофазном асинхронном двигателе составляет

Где

Где

௚௙

௚௕

௚௙

௚௕

= мощность воздушного зазора для переднего поля ௚௙

ଶ ௠ ௙

௚௕

ଶ ௠

= мощность воздушного зазора для заднего поля

ଶ ௠

௚

௙

ଶ ௠

௕ ଶ ௠

Крутящий момент, создаваемый передним полем ௙

ଵ

ఠ ೞ

௚௙

௙

௕

௉ ೒೑

Машины ଶ గ 9 72 9000 Класс

Доктор.Инаам Ибрагим

Крутящий момент, создаваемый обратным полем ଵ

௕

ఠ ೞ

௉ ೒್

௚௕

ଶ గ ௡ ೞ

Результирующая электромагнитная или индуцированная разница крутящего момента между

и

крутящего момента ௜௡௧

௙

௕

:

௜௡௧

– это

௕

Как и в случае трехфазного АД, индуцированный крутящий момент равен мощности воздушного зазора, деленной на синхронную угловая скорость.௜௡௧

݃

ݏ

ݏ

݂݃

ܾ݃

ଶ ௠

௦

௙

௕

Общие потери меди складываются из потерь меди ротора из-за прямое поле и потери меди в роторе из-за обратного поля. ௖௥

௖௥௙

௖௥௕

И потери меди в роторе трехфазного асинхронного двигателя

௖௥

௖௥ = скольжение

* мощность воздушного зазора

௚௙

௚௕ 73

3-го класса / машины переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

Мощность, преобразованная из электрической в ​​механическую в однофазном асинхронном двигателе, определяется как ௠ ௘௖௛

௠ ௘௖௛

௖௢௡௩

Выходная мощность на валу

௦ ௜௡ௗ

௚

Или ௠ ௘௖௛

௜௡ௗ

ଶ ௠

௙

௚௙

௚௕

௕

ܲ ௢௨௧ ൌ ܲ ௠ ௘௖௛ െ ܿݏݏ݋݈݁ݎ݋ െ ݉ ݄݈݈݁ܿܽ݊݅ܿܽݏ݁ݏݏ݋ െ ݏ݁ݏݏ݋݈ ݕ ܽݎ ݐ ݏ

Где

ܲ ௢௨௧ ൌ ܲ ܲ ௥௢௧

74

3-го класса / машины переменного тока

Dr.Inaam Ibrahim

Пример 4-полюсный однофазный асинхронный двигатель 230 В, 50 Гц имеет следующие сопротивления эквивалентной цепи: ௠

ଵ ௠

ଶ

Трение, сопротивление ветра и потери в сердечнике = 40 Вт

୑

ଶ

Для скольжения 0,03 о.е. расчет (а) входной ток, (б) коэффициент мощности, (в) развиваемая мощность, (г) выходная мощность, (д) ​​эффективность. Решение. Сформируйте указанные данные ଶ ଶ

ଶ ெ

Для контура прямого поля 75

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

௙

௙

௙

ଶ

ଶ

ெ

ଶ

ଶ

ெ

Для заднего поля

000

000

000 ଵ ௠

ଶ

ெ

ଶ

ଶ

ெ

ଵ ௠

Полное сопротивление серии ௘

ଶ

ଵ ௠

000 76

000 76 Машины

Dr.Инаам Ибрагим

(a) Входной ток ௠

௠

௘

(b) Коэффициент мощности = (c) Развитая мощность ௖௢௡௩

ௗ

ଶ

(d) Выходная мощность = Входная мощность

௠

(e) КПД

ୢ

௢௨௧௣௨௧ ௜௡௣௨௧

ଶ ௠

௙

௕

୰୭୲ ସଷଽ Ǥ ଺ହ Ǥ ଽ

77

AC

3-го класса

Д-р Инаам Ибрагим

Определение параметров эквивалентной схемы Параметр эквивалентной схемы однофазного асинхронного двигателя может быть определен с помощью испытаний с заблокированным ротором и без нагрузки.Эти испытания проводятся с открытой вспомогательной обмоткой, за исключением двигателя с конденсаторным двигателем. Заблокирован – тест ротора В этом тесте ротор неподвижен (заблокирован). На статор подается низкое напряжение, поэтому номинальный ток течет в основной обмотке. Напряжение (

), ток

(

௦௖௥)

и потребляемая мощность (

При заблокированном роторе s = 1 импеданс цепи настолько велик по сравнению с

ோ మ ଶ

). ௦௖௥)

௑ ಾ ଶ

௑ ሖ మ ଶ

измерены.

в эквиваленте, которым можно пренебречь

из эквивалентной схемы. Поэтому эквивалентная схема при s = 1 показана на рис. (12).

Рис. (12) Упрощенная эквивалентная схема однофазного АД с заблокированным ротором

78

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

௦௖௥

௘

௦௖௥

Из рис. . (12) эквивалентное последовательное сопротивление ௘

ோ మ

ଵ ௠

ோ మ

ଶ

௘

двигателя равно ௉ ೞ೎ೝ ଶ = ூ మ

ଵ ௠

ଶ ೝ

Поскольку сопротивление основной обмотки статора

ଵ ௠

уже измерено

, эффективное сопротивление ротора на частоте сети определяется как ଶ

௘

௦௖௥ ଶ ௦௖௥

ଵ ௠

Из рис.(12), эквивалентное реактивное сопротивление ௘

ଵ ௠

Поскольку реактивное сопротивление утечки

௑ మ ଶ

ଵ ௠

௑ మ ଶ

и

, мы делаем упрощающее предположение, что ଵ000

ଵ

ଶ ௘

ଵ ଶ

ଵ ௠ ௘ равно

, заданному

ଵ ௠

ଶ

ଶ не может ଵ ௠ ଶ ௘

отделить

ଵ

.

ଶ ௘

Таким образом, из теста заблокированного ротора параметры будут найдены, если

ଶ

ଶ

ଵ ௠

,

ଶ

банка

79

машины 3-го класса / 9000 ДокторИнаам Ибрагим

Испытание без нагрузки Двигатель работает без нагрузки при номинальном напряжении и номинальной частоте. Измеряются напряжение (), ток (௢) и входная мощность (). На холостом ходу скольжение s очень мало, близко к нулю, и ோ మ

000 ௦

очень велико по сравнению с

Сопротивление

ோ మ

ଶ ሺ ଶି ௌ ሻ

ோ మ ସ

.

, связанное с обратным вращающимся полем

, настолько мало по сравнению с

௑ ಾ ଶ

, что обратный ток намагничивания

пренебрежимо мал.Следовательно, в условиях холостого хода эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. (13).

Рис. (13) упрощенная эквивалентная схема однофазного АД на холостом ходу

80

Машины 3-го класса / переменного тока

Доктор Инаам Ибрагим

На рисунке (13) показано эквивалентное реактивное сопротивление на холостом ходу by ௢

Так как

ଵ ௠

и

ଶ являются уравнением

. ௢

ଶ

уже известно из испытания заблокированного ротора,

реактивное сопротивление намагничивания

и

ெ

ଵ ௠

ெ

௢

000 можно рассчитать

௢ ௢

௢

ଶ

௢

଴ ௢

଴

଴

81

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Inaam Ibrahim

Пример Однофазный асинхронный двигатель 220 В дал следующие результаты испытаний: Испытание заблокированного ротора: 120 В, 9,6 А, 460 Вт Испытание без нагрузки: 220 В, 4,6 А, 125 Вт Сопротивление обмотки статора составляет 1,5, и при испытании заблокированного ротора пусковая обмотка разомкнута. Определите параметры эквивалентной схемы. Кроме того, найдите потери в сердечнике, фракции и лобовые потери. Решение заблокировано – испытание ротора ௦௖௥ = 120 В, ௦௖௥

9,6 A,

௘

௦௖௥ = 460 Вт

௦௖௥

௦௖௥

௘

௦௖௥ ଶ ௦ ௖௥

ଶ ௘

ଶ ௘

ଶ ଶ

ଶ 82

Машины 3-го класса / переменного тока

Dr.Инаам Ибрагим

ଵ ௠

ଶ

ଶ

ଵ ௠

௘

௘

Испытание без нагрузки:

௘

ଵ ௠

௢

௢ = 125 Вт

଴ ௢

௢

଴

௢ ௢

4.6A,

ଶ

଴

௢

௢

потери мощности и мощности двигателя

на холостом ходу – без нагрузки потери в меди ଶ ௢

௢

ଵ ௠

ଶ

7 83

Способы пуска асинхронного двигателя

Ниже приведены различные методы пуска асинхронного двигателя , которые используются для ограничения начального скачка тока в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором:

• Прямой пускатель
• Стартер звезда / треугольник
• Автотрансформатор стартер

Метод прямого пуска асинхронного двигателя

В этом методе пуска асинхронного двигателя двигатель включается напрямую от сети путем переключения контактора.Эта операция приводит к сильному скачку тока двигателя. Этот высокий ток быстро уменьшается по мере того, как двигатель набирает скорость, но он имеет очень низкий коэффициент мощности, поэтому он имеет тенденцию нарушать напряжение питания в распределительных линиях.

По этой причине, этот метод пуска асинхронного двигателя обычно ограничивается небольшими асинхронными двигателями (до 5 л.с.). Пусковой крутящий момент, полученный этим методом, выше, чем у автотрансформатора или пускателя со звезды на треугольник.

Пускатель прямого включения по существу состоит из контактора с четырьмя нормально разомкнутыми (NO) контактами.Катушка контактора называется обмоткой без напряжения. Есть две кнопки Start и OFF, которые используются для запуска и остановки двигателя.

Для запуска двигателя нажимается кнопка «Пуск», которая активирует катушку контактора, подключая ее к фазе R и Y. Катушка без напряжения тянет свой плунжер в таком направлении, что все нормально открытые контакты замыкаются, а двигатель подключается к источнику питания через три контакта.

Четвертый контакт A служит удерживающим контактом, который поддерживает цепь обесточенной катушки в замкнутом состоянии даже после того, как кнопка «Пуск» будет отпущена.Чтобы остановить двигатель, на мгновение нажимают кнопку, которая обесточивает катушку обесточивания, тем самым размыкая главные контакты.

При перегрузке двигателя контакт тепловой защиты, подключенный к цепи управления, размыкается, отключая обмотку без напряжения от источника питания. Защита от перегрузки обеспечивается тепловыми реле перегрузки.

Это работает по тому принципу, что если ток больше нормального, больше тепла вырабатывается тепловым элементом, через который проходит ток двигателя.Когда ток двигателя достигает заданного значения, выделяемое тепло отклоняет ленту, тем самым размыкая цепь управления, и двигатель не получает питания.

Способы пуска асинхронного двигателя звезда-треугольник

Этот метод основан на том принципе, что при соединении звездой напряжение на каждой обмотке равно фазному напряжению, т. Е. В 1 / √3 раза больше линейного напряжения, тогда как одна и та же обмотка при соединении треугольником будет иметь полное линейное напряжение на ней.

Таким образом, во время пуска двигатель соединяется звездой, так что на каждую обмотку подается пониженное напряжение.После того, как двигатель наберет обороты, эти же обмотки через переключающий переключатель соединяются треугольником. Пускатель снабжен устройствами защиты от перегрузки и пониженного напряжения.

В этом методе пуска асинхронного двигателя крутящий момент снижается до 1/3 пускового момента, полученного при прямом переключении. Пускатели звезда-треугольник очень подходят для двигателей, подключенных по схеме треугольник, мощностью до 25 л.с.

Способы запуска асинхронного двигателя с помощью автотрансформатора

В автотрансформаторном пускателе пониженное напряжение получается с помощью автотрансформатора, включенного последовательно с каждой фазой статора.По мере прохождения тока через автотрансформатор происходит падение напряжения, которое вызывает снижение напряжения на клеммах двигателя.

Во время пуска на двигатель подается меньшее напряжение с помощью трехполюсного двухпозиционного переключателя. После того, как двигатель разгонится примерно до полной скорости, рукоятка управления переводится в рабочее положение. Защита от перегрузки и понижения напряжения обеспечивается, как описано в методе прямого подключения асинхронного двигателя.

Хотя этот тип стартера является дорогим, он наиболее подходит для асинхронных двигателей с соединением звездой и треугольником. Кроме того, напряжение, подаваемое на статор при запуске, может быть уменьшено до любого подходящего значения, поэтому этот метод пуска асинхронного двигателя наиболее подходит для больших асинхронных двигателей (выше 25 л.с.).

Пусть двигатель запускается автотрансформатором с коэффициентом трансформации K.

Пусковой крутящий момент = K ² x крутящий момент, полученный прямым переключением.

Метод пуска асинхронного двигателя с контактным кольцом

Чтобы запустить асинхронный двигатель с контактным кольцом, трехфазный реостат подключается последовательно к цепи ротора через щетки, как показано на рисунке.Это известно как стартер реостата. Он состоит из трех отдельных переменных сопротивлений, соединенных вместе трехфазной рукояткой, образующей звезду. Перемещая ручку, можно ввести одинаковое сопротивление в каждой фазе.

При запуске все сопротивление реостата вставляется в цепь ротора, и ток ротора соответственно уменьшается, что снижает ток, потребляемый двигателем при запуске.

Когда двигатель набирает скорость, внешнее сопротивление постепенно уменьшается, и в конечном итоге все сопротивление отключается от цепи, и контактные кольца замыкаются накоротко.

При таком способе пуска асинхронного двигателя не только снижается пусковой ток, но в то же время увеличивается пусковой момент.