Пусковые токи асинхронного двигателя: Пусковые токи асинхронных электродвигателей | Полезные статьи

Пусковой ток. Типы и работа. Пусковые токи асинхронного двигателя.

Пусковым током является ток, необходимый для запуска любого из электрических либо электротехнических устройств. Его величина в разы превосходит номинальный ток, а потому этот параметр очень важно учитывать при выборе бытового и промышленного оборудования. Явным примером служит ситуация с разгоном автомобиля, когда он при наборе скорости потребляет больше топлива в сравнении с потреблением при обычном режиме движения по трассе. Так и электродвигатель требует большее количество тока для полноценного «разгона». Помимо того, подобные явления наблюдаются и в отношении другого электрооборудования: ламп, электрических магнитов. Процесс пуска в различных электрических устройствах определяется характеристиками их основных функциональных компонентов – намагниченных катушек, накаливающихся нитей и др. В большинстве случаев производители электрических установок и бытовых приборов делают ограничение для токов пуска, применяя для этого так называемое пусковое сопротивление.

Типы пускового тока

Как правило, пусковой ток не появляется на долгое время, а лишь на доли секунды. В то же время, по своему значению его величина может до нескольких раз превышать номинальные значения. Влияние на этот параметр оказывает тип применяемого электрооборудования. В качестве примеров можно указывать следующие типы установок:

• Погружные насосы имеют ток пуска, в 7-9 раз превышающий номинальный ток;
• Электромясорубка – в 7 крат;
• Буровой пресс и бетономешалки, бойлер, электрообогреватели, стиральная машина – пусковой ток превышает номинальный в 3,5 раз;
• Холодильник – в 3,33 раза;
• Микроволновая печь и инвертор – в 2 раза;
• Циркулярная пила – ток пуска превосходит номинальный в 1,32 раза.

Обычно этот параметр не указывается производителем и узнается лишь ориентировочно.

Принцип срабатывания

В момент запуска любого типа электродвигателя возникает пусковой ток. Его характеристики и свойства определяются, как правило, типом силовой установки, наличием нагрузок непосредственно на валу, схемой подключения и скоростью вращения. Возникновению тока пуска предшествует появление достаточно сильного магнитного поля в обмотке в момент запуска устройства, необходимого для раскрутки ротора и перевода его в мобильное положение. Именно поэтому значения пускового тока намного больше рабочих параметров.

Так, непосредственно в момент, когда включается мотор, на его обмотках присутствует небольшое сопротивление, что приводит к возрастанию тока при неизменном напряжении. Сразу же после раскрутки двигателя, в обмотке возникает индуктивное сопротивление и наблюдается стремление тока к номинальным значениям.

Сегодня электродвигатели широко применяются в самых разных промышленных секторах. Поэтому очень важно знать их пусковые параметры, чтобы правильно выбрать и применить электрические приводы. В качестве основных параметров, влияющих на пусковой ток, рассматриваются момент и скольжение на валу.

Таким образом, этот параметр несет определенную важность как для электрических двигателей, так и для источников питания. Так, к примеру, в батареях аккумуляторного типа параметры пускового тока указывают на высшие значения мощности, которые прибор способен выдавать без того, чтобы просаживалось напряжение, на короткий промежуток времени. Как правило, величина пускового тока зависит от емкости батареи и не в последнюю очередь от климатических условий.

Особенности применения

Чтобы правильно эксплуатировать электрический привод, следует учитывать его пусковые характеристики. Если же минусы пускового тока не будут нивелированы, есть риск возникновения довольно неприятных последствий. Так, к примеру, этот ток будет отрицательно влиять на другое электрооборудование, одновременно работающее с указываемым электрическим двигателем в пределах одной линии. Если значения тока пуска резко возрастут, это скорее всего приведет к моментальному падению в сети напряжения или же к поломке электрических установок.

С целью снижения нежелательного воздействия таких факторов, допускаются к применению специальные методы и приспособления. Их действие направлено на максимальное снижение пускового тока:

• Запуск электродвигателя производится в холостом режиме и только затем к агрегату прикладывается нагрузка, необходимая для его вывода в рабочий режим. Такой метод отлично подходит для вентиляционного и насосного оборудования, для которого возможно регулирование нагрузок.
• Выполнение подключения силовой установки с использованием схемы звезды-треугольника.
• Применение метода запуска через автоматический трансформатор, где предполагается плавная подача напряжения.
• Применение пусковых реактором или резисторных установок, ограничивающих величину пускового тока. В этом случае происходит трата тока, превышающего установленные значения, на выделение тепловой энергии непосредственно на гасящем резисторе.
• Установка регуляторов частоты – способствует уменьшению тока пуска двигателя, однако метод допустим к применению исключительно для силовых агрегатов, мощность которых не превышает 30 КВт. Электроустановки с большей мощностью, как правило, требуют использование более дорогостоящих регуляторов частоты.

Устройства, предназначенные для плавного пуска. Такие приборы минимизируют влияние пускового тока посредством фазового управления.

Электролаборатория (электротехническая лаборатория) в Москве проводит испытания электроустановок, необходимые для контроля и обеспечения надежной работы электрической сети и оборудования.

Пускові струми електродвигуна. Статті компанії «ТОВ “ПЕРША РЕДУКТОРНА КОМПАНІЯ”»

У момент запуску електродвигуна відбувається скачковое споживання електроенергії. Такий струм називають пусковим. Цей параметр покликаний контролювати частотний перетворювач, так як виникає імпульс, як правило, багаторазово перевищує параметри необхідні установки. Складність полягає в тому, що пускові струми двигуна і параметри подальшої роботи не рівні. Для старту потрібно набагато більше ампер. В цьому огляді ми розглянемо механізм пуску, його особливості і недоліки. Почнемо з конденсаторів.

У 90% мереж промислового призначення «трудяться» асинхронні електродвигуни трифазного підключення. Перед тим, як струм надходить на установку, він накопичується в конденсаторах. Їх два – пусковий і робочий. Пусковий включається в момент запуску двигуна, тим самим збільшуючи силу струму. При напрузі в 120В для цієї задачі застосовується ємність на 3-10 мкФ.

Після того, як двигун стартує, пусковий струм асинхронного двигуна відключається одним з двох способів:

Пускові значення перевищують номінальні у 5-8 разів. Номінал пускового струму безпосередньо пов’язаний з установки потужністю і кількістю полюсів. Число полюсів впливає на номінальні оберти: чим менше полюсів, тим менше обертів. Щоб зрозуміти, який пусковий струм потрібен двигуну, слід уважно вивчити специфікацію обладнання на сайті продавця, зокрема, параметр «Відношення пускового струму до номінального». Цей параметр вказується у кратному значенні. Приміром, номінальна потужність агрегату – 7,5 кВт, пусковий ставлення також 7,5. Для отримання точної цифри пуску, множимо на 7,5 7,5. Отримуємо – 56,25 А. Це і буде сила струму, необхідна для запуску.

Ми розібралися з тим, як розрахувати пусковий струм електродвигуна, тепер перейдемо до недоліків пускового імпульсу та способів їх усунення.

 

Недоліки стартового живлення: виявлення, усунення

Як вже було зазначено, головним мінусом пускового імпульсу є той факт, що по силі він у кілька разів перевищує допустимі показники. У мотор-редукторах початкова швидкість компенсується передавальним значенням. В електродвигунах утихомирення «стихії» покладено на пристрій плавного пуску. Несправність або відсутність цього вузла призводить до:

• пробою ізоляції;

• підгоряння і руйнування контактів;

• зниження експлуатаційного ресурсу підшипників;

• підвищення ймовірності виходу з ладу двигуна.

Ще одним мінусом пускових навантажень можна вважати загальне зниження напруги в мережі в момент старту установки.

Через це страждають інші споживачі. Для вирішення проблеми, стабілізації показників напруги, виробляється установка додаткового обладнання (частотних перетворювачів, софтстартерів), що підвищує плавність пуску, зменшує значення початкових «апетитів». Дане обладнання забезпечує підтримання пускових значень на необхідному рівні тривалий час (близько хвилини).

 

Як дізнатися струм запуску?

Це питання часто виникає у тих, хто не може знайти в документах кратність початкового значення до номінального. Перед тим, як перевірити пусковий струм самостійно, уважно прочитайте і запам’ятайте інформацію, викладену нижче.

Є кілька способів встановити заповітні показники.

1. Осцилограф. Підключаємо прилад через резистор з найменшим по відношенню до обмоток опором (0,1-0,5 Ом), і заміряємо в момент старту найвищу амплітудну точку синусоїди. З отриманого значення витягаємо корінь. Далі вважаємо за законом Ома.

2. Подача зниженої напруги. Якщо подати в 5-10 менше від того, що вимагається, це дозволить уникнути перегріву ротора. Вимірюємо значення і перераховуємо в пусковий струм. Міряємо по одній фазі, так як на інших фазах показники будуть аналогічними.

3. Кліщі. Зручний і простий спосіб, але не без недоліків, так як кліщі не дозволяють вловити миттєвий імпульс, що займає частки секунди. Такий спосіб підходить для вентиляційних, насосних систем з високим показником інерційності. Так як процес старту у цьому випадку триває близько 10 секунд, кліщі дозволяють зафіксувати точну напругу.

Завершити огляд хотілося б парою рад щодо мінімізації шкоди від стартового імпульсу. Вище ми вже згадали частотні перетворювачі і софтстартеры. Не зайвим буде і убезпечити мережу за допомогою інвертора UPS, який дозволить тримати напругу стабільним, в незалежності від стрибків в окремих вузлах. Стабілізатори також можуть допомогти з безпекою, але до їх вибору слід підходити обережно. Якщо є можливість перекинути харчування з «поганою» фази на «хорошу», при використанні однофазного агрегату, обов’язково скористайтеся нею.

Почему асинхронный двигатель потребляет большой пусковой ток

Запуск асинхронного двигателя является самой большой головной болью для инженеров по техническому обслуживанию. Для этого нам нужно построить тяжелый стартер или большой автотрансформатор или частотно-регулируемый привод для запуска двигателей более высокой мощности. В случае, если мощность двигателя превысит 350 кВт, я имею в виду 500 л.с., это будет большой проблемой для других фидеров при запуске двигателя.

Пускатель прямого пуска – Двигатель прямого пуска …

Включите JavaScript

Пускатель прямого пуска – Пускатель двигателя прямого пуска – Электрическая анимация

Запуск асинхронного двигателя вызывает сильное падение напряжения в других родственных фидерах, увеличение максимального потребления на счетчике энергии сети, потребность в большом токе намагничивания, чтобы дополнить это, нам нужны шунтирующие конденсаторы и распределительное устройство с высокой допустимой нагрузкой по току.

Все эти причины связаны только с его пусковым током двигателя, на самом деле, почему пусковой ток асинхронного двигателя высок?…

запуск с помощью частотно-регулируемого привода также потребует в 3-5 раз больше тока полной нагрузки в течение нескольких миллисекунд.

Собственно почему… давайте посмотрим Почему асинхронный двигатель потребляет большой пусковой ток.

Причина 1 Из-за характеристик индуктора:

Это очень просто, так как мы знаем основную формулу индукции.

dV/dt=XL X dI/dt———1

dI/dt=dV/dt X 1/XL———2

Здесь…

dV/dt — изменение напряжения относительно time

XL – индуктивное сопротивление катушки двигателя

dI/dt – изменение тока в зависимости от времени

Найдем ток при пуске, я имею в виду, какой ток при t=0? Чтобы получить ответ на этот вопрос, нам нужно найти индуктивное сопротивление

При t=0 индуктивность XL=0, так как частота=0

XL=2pi X f

XL=0

Подставить в уравнение dI/dt

Примечание: dV/dt=constant=приложенное напряжение. мы подаем постоянное напряжение

Тогда вы получите                                         dI/dt=∞

[wp_ad_camp_4]

Вот почему асинхронный двигатель потребляет большой пусковой ток.
Здесь текущая разность во времени изменяется. Когда t=0 для определенных рабочих часов, ток двигателя становится равным I=∞ номинальному току нагрузки двигателя.

Это нельзя изменить. Чтобы уменьшить пусковой ток, вы должны уменьшить приложенное напряжение в соответствии с номером уравнения

2. Вы можете увидеть график зависимости пускового тока от времени.

Во время работы ток нагрузки может варьироваться в зависимости от нагрузки.

Причина2 высокого пускового тока асинхронного двигателя:

Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора. Статор действует как первичная обмотка трансформатора, а ротор действует как вторичная обмотка трансформатора.

При этом произошло короткое замыкание проводника ротора. В трехфазном асинхронном двигателе величина ЭДС индукции зависит от скольжения асинхронного двигателя.

Здесь величина тока ротора зависит от величины ЭДС ротора. Ток ротора в рабочем состоянии будет

Здесь вы можете видеть, что при большом скольжении ток ротора будет очень высоким. Во время пуска асинхронного двигателя скольжение обычно велико, s=1, когда скорость двигателя равна нулю.

При этом ЭДС ротора равна временам скольжения приложенного напряжения статора. Следовательно, в начале скорость асинхронного двигателя равна нулю, а скольжение будет максимальным.

Так что величина ЭДС ротора очень велика в начале. Но в соответствии с конструкцией ротора проводимость в роторах короткозамкнута. Большая ЭДС пропускает очень большой ток через ротор в начале. Теперь возьмите трансформатор.

Если предположить, что вторичная обмотка трансформатора закорочена, при этом мы подаем полное напряжение на первичную обмотку, то в первичной и вторичной обмотках трансформатора будет возникать сильный циркулирующий ток.

Поскольку вторичный ток высок, первичный ток также высок.

Аналогичные явления рассматриваются и в трехфазном асинхронном двигателе. Когда ток ротора высок, в то же время статер потребляет большой ток от входного источника питания.

Обычно ток ротора в 5-7 раз превышает ток полной нагрузки.

Способы пуска асинхронного двигателя [Примечания GATE]

Какие существуют способы пуска асинхронного двигателя?

Существует необходимость контролировать большие токи во время запуска асинхронного двигателя, поскольку они могут нанести вред ближайшим нагрузкам, поэтому мы должны принять подходящие методы запуска асинхронного двигателя, чтобы уменьшить высокие пусковые токи. Но пока двигатель работает на номинальной скорости, эти пусковые токи не возникают, поскольку двигатель достигает номинальной скорости, возникает скольжение и ток ротора уменьшается. Ниже приведены наиболее часто используемые методы пуска асинхронного двигателя.

• Прямой пуск онлайн
• Пуск сопротивлением/реактивным сопротивлением статора
• Пускатель с автотрансформатором
• Пускатель звезда-треугольник
• Контроль сопротивления ротора

Наряду с этим, мы обсудим, как изменяется пусковой момент двигателя методы, чтобы понять их, мы должны иметь базовые знания о крутящем моменте и текущем соотношении асинхронных двигателей.

Методы пуска асинхронного двигателя — прямой пуск

В этом методе пуска асинхронного двигателя мы не будем беспокоиться о падении напряжения, поскольку мы используем этот метод пуска двигателей малой мощности (до 5 л.с.). Но у него есть некоторые основные функции, такие как защита от отсутствия напряжения, защита от перегрузки по току и изолятор для обслуживания асинхронного двигателя. Мы можем использовать этот метод для справедливой оценки оборудования, используя недавно разработанные устройства, такие как быстродействующий АВР (автоматический регулятор напряжения).

Во время пуска крутящий момент равен

Где

P _cu  – потери в меди ротора, при пусковом скольжении равные 1, а при пуске потери в меди ротора равны

Где

I _{2.St 4 – ток по фазам ротора, но когда ротор находится в состоянии покоя, он равен току короткого замыкания на фазу I SC .}

⇒ I _2.St = I _SC

⇒ T _st ∝ I ² _SC

При работе асинхронного двигателя с полной нагрузкой крутящий момент равен )

здесь

• s _f – скольжение при полной нагрузке,
• I _f  – ток ротора при полной нагрузке.

⇒ T _F ∝ I ² _F /S _F

⇒ T _ST /T _F = (I _SC /I _f ) ² s _f

В этом методе пуска асинхронного двигателя мы подключаем внешний реостат последовательно с каждой фазой статора, чтобы уменьшить напряжение на статоре в x(x<1) раз. ). Следовательно, ток статора также уменьшается во столько же раз. Использование реакторов может повлиять на рабочий коэффициент мощности, что также может повлиять на пусковой момент двигателя. Следовательно, реакторы менее предпочтительны. Этот метод пуска асинхронного двигателя не подходит для машин большой мощности.

Путем использования реактивного сопротивления или сопротивления статора пусковой ток I _SC может быть уменьшен в х раз до xI _SC .

⇒ T _ST ∝ (XI _SC ) ²

⇒ T _ST ∝ x ² (I _SC ) ²

9000. 9000. T. = x ² (I _SC /I _f ) ² s _f

Методы пуска асинхронного двигателя – автотрансформаторный стартер

Этот способ пуска асинхронного двигателя предпочтительнее для асинхронных двигателей большой мощности. Регулируя обвязки, автотрансформатор может снизить напряжение в пределах от 50 до 70 процентов. Этот метод запуска эффективен, но дорог.

При пуске ток в обмотке ротора xI _SC , Значит, уменьшается в x раз.

⇒T _st /T _f  = x ² (ISC/If) ² s _f

Если пренебречь током холостого хода автотрансформатора, то входная и выходная мощности автотрансформатора по фазам равны.

⇒V ₁ I ₁  = xI _SC xV ₁

I ₁  = x ² I _SC (x<1)

Here

I ₁  is ток от питающей сети до автотрансформатора.

Методы пуска асинхронного двигателя — 

Пуск звезда-треугольник

Этот метод пуска асинхронного двигателя подходит для статора асинхронного двигателя, обмотка которого рассчитана на соединение треугольником в рабочем состоянии. Это простой пускатель, для которого требуется трехполюсный двухпозиционный переключатель (T.P.D.T). Первоначально обмотка статора преобразуется в звезду с помощью переключателя TPDT, следовательно, напряжение на каждой фазе статора уменьшается в 1/√3 раза, следовательно, ток короткого замыкания ротора также уменьшается во столько же раз. .

⇒ T _ST /T _F = 1/3 (I _SC /I _F

) ² S _F

. Этот метод начального бана предлагает управление одноэтажным. Как правило, асинхронные двигатели с номинальным напряжением более 3,3 кВ имеют статор, соединенный звездой, для снижения требований к изоляции. Следовательно, этот метод не будет применим для таких конструкций.