Почему возникает большой пусковой ток при запуске электродвигателя. Какие проблемы он может вызвать. Как рассчитать пусковой ток. Какие существуют способы уменьшения пускового тока электродвигателя.
Что такое пусковой ток электродвигателя
Пусковой ток электродвигателя — это кратковременный скачок силы тока, возникающий в момент запуска двигателя и в несколько раз превышающий номинальный рабочий ток. Основная причина возникновения большого пускового тока — низкое сопротивление обмоток неподвижного ротора в момент подачи напряжения.
Величина пускового тока асинхронных электродвигателей обычно составляет:
- Для двигателей малой и средней мощности — 5-7 крат от номинального тока
- Для мощных двигателей — 6-8 крат от номинального тока
- В отдельных случаях пусковой ток может достигать 10-12 кратных значений
Длительность пускового тока обычно составляет доли секунды, но для мощных двигателей может достигать нескольких секунд.
Причины возникновения большого пускового тока
Основные причины возникновения повышенного пускового тока в электродвигателе:
- В момент пуска ротор неподвижен, его сопротивление минимально
- Отсутствует противо-ЭДС вращения, ограничивающая ток в рабочем режиме
- Необходимость создания сильного магнитного поля для страгивания ротора
- Преодоление инерции ротора и приводимого механизма
- Низкий коэффициент мощности в момент пуска
При подаче напряжения на обмотки статора неподвижного двигателя возникает режим короткого замыкания из-за низкого сопротивления обмоток. Это приводит к резкому росту тока до тех пор, пока ротор не наберет обороты.
Последствия высоких пусковых токов
Большие пусковые токи электродвигателей могут вызвать ряд негативных последствий:
- Кратковременные просадки напряжения в сети
- Срабатывание защитной автоматики
- Перегрев обмоток двигателя при частых пусках
- Повышенный износ пусковой аппаратуры
- Увеличение нагрузки на сеть и питающий трансформатор
- Сбои в работе чувствительного электронного оборудования
Особенно критичны высокие пусковые токи для автономных систем электроснабжения ограниченной мощности — дизель-генераторов, инверторов, источников бесперебойного питания. Мощность таких систем должна выбираться с учетом пусковых токов подключаемых электродвигателей.
Как рассчитать пусковой ток электродвигателя
Для приближенной оценки пускового тока асинхронного электродвигателя можно использовать следующие формулы:
- Iпуск = Iном * Kпуск
- Iпуск = Pном / (√3 * Uном * cosφпуск)
где:
- Iпуск — пусковой ток, А
- Iном — номинальный ток двигателя, А
- Kпуск — кратность пускового тока (5-7 для стандартных двигателей)
- Pном — номинальная мощность двигателя, Вт
- Uном — номинальное напряжение, В
- cosφпуск — коэффициент мощности при пуске (0.2-0.3)
Точные значения Kпуск и cosφпуск для конкретной модели двигателя можно найти в его паспортных данных.
Способы снижения пускового тока электродвигателя
Существует несколько основных способов уменьшения пускового тока асинхронных электродвигателей:
- Пуск через автотрансформатор или реактор (снижение напряжения)
- Переключение обмоток статора со звезды на треугольник
- Использование устройств плавного пуска
- Применение частотного преобразователя
- Использование двигателей с повышенным скольжением
- Применение фазного ротора с пусковым реостатом
Выбор конкретного способа зависит от мощности двигателя, характера нагрузки, требований к пусковому моменту и других факторов. Для мощных двигателей часто применяют комбинацию нескольких методов.
Пусковой ток при использовании устройств плавного пуска
Устройства плавного пуска (софтстартеры) позволяют значительно снизить пусковые токи электродвигателей за счет плавного нарастания напряжения при запуске. Принцип их работы основан на фазовом управлении напряжением с помощью тиристоров.
Основные преимущества использования устройств плавного пуска:
- Снижение пускового тока до 2-3 крат от номинального
- Плавное нарастание момента и ускорения
- Снижение механических нагрузок на двигатель и привод
- Уменьшение просадок напряжения в сети при пуске
- Возможность настройки параметров пуска и останова
Устройства плавного пуска особенно эффективны для приводов с большой инерционной нагрузкой — насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров.
Особенности пусковых токов различных электроприборов
Величина пускового тока зависит не только от типа электродвигателя, но и от конструкции конкретного электроприбора. Примерные значения кратности пускового тока для бытовой техники:
- Холодильник — 3-5 крат от номинального тока
- Стиральная машина — 3-6 крат
- Кондиционер — 3-7 крат
- Погружной насос — 5-7 крат
- Циркуляционный насос — 6-10 крат
- Компрессор — до 10 крат
При выборе защитной автоматики и расчете нагрузки на сеть необходимо учитывать пусковые токи всех мощных электроприборов. Особенно это важно для автономных систем электроснабжения ограниченной мощности.
Влияние пусковых токов на работу стабилизаторов и ИБП
Пусковые токи электродвигателей представляют большую проблему для стабилизаторов напряжения и источников бесперебойного питания (ИБП). При возникновении пусковых токов, превышающих номинальную мощность устройства, может сработать защита от перегрузки.
Основные рекомендации при использовании стабилизаторов и ИБП:
- Выбирать устройства с запасом мощности 20-30% от суммарной нагрузки
- Учитывать пусковые токи всех подключаемых электроприборов
- По возможности использовать устройства плавного пуска для мощных двигателей
- Избегать одновременного запуска нескольких двигателей
- Для мощных насосов и компрессоров применять специализированные ИБП
При правильном выборе мощности и соблюдении рекомендаций современные стабилизаторы и ИБП способны справляться с умеренными пусковыми токами бытовой техники.
Пусковые токи асинхронных электродвигателей — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»
Пусковым называется ток, необходимый для осуществления запуска электрического двигателя. Пусковые токи асинхронных электродвигателей обычно в несколько раз превышают показатели, достаточные для работы в нормальном режиме.
Пусковые токи асинхронных электродвигателей
Двигатели асинхронного типа в момент подключения к электросети потребляют значительное количество энергии для того, чтобы:
- привести ротор в движение;
- поднять скорость вращения с нуля до рабочего уровня.
Этим объясняется необходимость использования большого пускового тока, который существенно отличается от количества электроэнергии, позволяющего поддерживать постоянное число оборотов. Это характерно не только для асинхронных, но и для однофазных двигателей постоянного тока, хотя принцип действия последних совершенно иной.
Проблема высоких пусковых токов: решение
Высокий пусковой ток может спровоцировать резкое, хотя и кратковременное падение напряжения, при котором прочие подключенные к сети устройства испытают недостаток энергии. Это нежелательно, поскольку негативно влияет на безопасность работы и долговечность оборудования.
Для решения задачи предусмотрены специальные дополнительные устройства, установка которых в процессе подключения и наладки двигателей позволяет:
- максимально уменьшить значение пускового тока;
- повысить плавность запуска;
- снизить затраты на запуск агрегата, так как становится возможным применение менее мощных дизельных электростанций, стабилизаторов, проводов с меньшим сечением и пр.
Наибольшей эффективностью отличаются такие современные устройства, как частотные преобразователи и софтстартеры. Они обеспечивают высокую (более минуты) продолжительность поддержания пускового тока.
Как рассчитать пусковой ток электродвигателя
Чтобы объективно оценить сложность условий запуска двигателя, необходимо предварительно узнать величину необходимого для этого пускового тока. Основные этапы расчета следующие:
- вычисление номинального тока;
- определение значения пускового тока (в амперах).
Для того чтобы получить значение номинального тока для используемой модели электродвигателя, применяют формулу, которая имеет вид Iн=1000Pн / (Uн*cosφ*√ηн). Pн и Uн – это номинальные показатели мощности и напряжения, cosφ и ηн – номинальные коэффициенты мощности и полезного действия.
Собственно пусковой ток, который обозначается как Iп, определяется при помощи формулы Iп = Iн * Kп, где Kп – это кратность постоянного тока по отношению к его номинальному значению (Iн). Всю необходимую для проведения расчетов информацию (значения Kп, Pн, ηн, cosφ, Uн) можно найти в технической документации, которая прилагается к электродвигателю.
Корректный расчет пускового тока двигателя способствует правильному выбору автоматических выключателей, предназначенных для защиты линии включения, а также приобретению дополнительного оборудования (генераторы и пр.) с подходящими параметрами.
Что такое пусковой ток электродвигателя?
ЧТО ТАКОЕ ПУСКОВОЙ ТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ?
В целом, пусковой ток можно описать как ток, который необходим для создания начального пускового момента, проворачивания ротора электродвигателя и обеспечения выхода вращения двигателя на рабочую частоту. В зависимости от выбранного режима и технологии изготовления электродвигателя пусковой ток может в семь и более раз превышать номинальный потребляемый ток.
Для наглядности проведем аналогию с потреблением топлива автомобилем: во время разгона, мгновенный расход среднестатистического автомобиля может достигать 12-13 литров на 100 км, а после выезда на шоссе, где он движется с равномерной скоростью потребление топлива снижается до 7-8 литров на 100 км. Именно по такой аналогии электродвигатель «разгоняется» до необходимых ему оборотов.
Важно также заметить что метод разгона как на автомобиле, так и у электродвигателя, зависит от его интенсивности (синхронные и асинхронные электродвигатели имеют разные показатели стартовых токов). Для автомобиля снизить расход топлива может метод плавного разгона, а снизить пусковые токи для электродвигателя – системы плавного пуска и частотные преобразователи.
Подобные пусковые токи могут наблюдаться не только в электродвигателях, но и в других бытовых и промышленных приборах: в: компрессорах кондиционеров и холодильников, дроссельных систем освещения, индукционных приборах, мощных электромагнитных установках и др. Почему мы рассматриваем пусковой ток электродвигателя? Потому что самые высокие пусковые токи наблюдаются именно у электродвигателей, особенно у тех, которые применяются в насосных станциях, погружных циркуляционных насосах, электрических помп др. схожего оборудования, где пусковые токи могут достигать 7-9 крат от номинала.
Как работает двигатель в момент запуска. Пусковой ток возникает вследствие того, что для запуска необходимо создать очень мощное магнитное поле в обмотке, чтобы сдвинуть ротор и провернуть его. В момент включения на обмотках двигателя измеряется минимальное сопротивление, из-за чего растет ток при постоянном значении напряжения. По мере раскручивания двигателя в обмотках появляется индуктивное сопротивление тогда ток стремится к своему номинальному значению.
Электрические двигатели находят применение практически во всех сферах человеческой деятельности: от электробритвы до насосно-перекачивающих станций, поэтому очень важно учитывать пусковой ток электродвигателя при выборе стабилизаторов напряжения, источников бесперебойного питания и резервных электростанций, ведь такое оборудование очень чувствительно к сильным перегрузкам.
Автор статьи: Борисов Сергей, НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ!), 01.06.2018. При копировании статьи или ее частей — ссылка на первоисточник обязательна.
На сколько пусковой ток выше номинального. Пусковой ток электродвигателя. Ограничение пусковых токов асинхронных
При пуске в ход, то есть при трогании с места и разгоне, момент, развиваемый двигателем, должен превышать момент сопротивления нагрузки, иначе двигатель не сможет разогнаться. В начальный момент пуска, когда скорость двигателя равна нулю, а скольжение – единице, ЭДС в обмотке ротора максимальна (см. 2.37), а пусковой ток в обмотке статора I 2 , в соответствии с (2.40), значительно превышает номинальный рабочий ток. Соответственно возрастает и ток в обмотке статора, то есть ток, потребляемый двигателем от питающей сети. Кратность пускового тока y п = I П /I НОМ для двигателей с короткозамкнутым ротором достигает 5 – 7. По мере разгона двигателя скольжение уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС и силы тока в обмотке ротора. Соответственно уменьшается и ток в обмотке статора.
Электродвигатель с отключенной мощностью мало сопротивляется электричеству, поскольку обмотки двигателя действуют почти как короткие, пока они не активируются. Когда питание включено, ток может быть во много раз больше, чем текущий ток, когда двигатель работает с номинальной скоростью под нагрузкой. Этот поток тока длится всего лишь часть секунды. Расчет точного пускового тока невозможен, но диапазон может быть определен, если документация производителя не указывает его.
Прочтите заводскую табличку двигателя на двигателе и найдите напряжение, указанное на нем. В Национальном электрическом кодексе предусмотрено, что все двигатели имеют заводскую табличку, которая предоставляет информацию, характерную для электрических рабочих характеристик двигателя.
Большой пусковой ток может быть недопустимым, как для самого двигателя, так и для сети, питающей двигатель. Если пуски осуществляются часто, то большой пусковой ток приводит к повышению температуры обмоток двигателя, что может привести к преждевременному старению его изоляции. Если после подачи напряжения на двигатель, он по какой — либо причине не запустился, двигатель должен быть немедленно отключен, автоматическим устройством защиты, срабатывающим при повышенном токе, или вручную. В питающей сети при большой силе тока снижается напряжение, что влияет на работу других потребителей, подключенных к сети. Поэтому прямой пуск двигателя непосредственным включением в питающую сеть допускается лишь в том случае, когда мощность двигателя, намного меньше мощности, на которую рассчитана сеть питания.
Найдите буквенный код блокированного ротора или «Заблокированный роторный код» на заводской табличке двигателя. Эти буквы опущены, чтобы избежать путаницы. Следуйте строке кода буквы справа и найдите заданный диапазон. Диапазон указан в тысячах вольт-ампер или киловатт.
Умножьте каждое число в диапазоне на 1, разделите каждый результат на напряжение двигателя, найденное на паспортной табличке. Результирующий диапазон — это диапазон пускового тока. Разделение напряжения двигателя на 230 вольт дает диапазон пускового тока с 8 до 1 ампер.
У двигателей с фазным ротором снижение пускового тока достигается включением в цепь ротора трехфазного пускового реостата. Активные сопротивления, включенные в цепь каждой фазы ротора, обеспечивают уменьшение тока в обмотке ротора, а значит и в обмотке статора. При этом увеличение активного сопротивления в цепи ротора обеспечивает увеличение коэффициента мощности cosψ 2 , и получение достаточно большого пускового момента при уменьшенном пусковом токе. По мере увеличения скорости вращения двигателя сопротивление пускового реостата плавно или ступенчато уменьшается до нуля.
Пусковой ток является только кратковременным, и если автоматический выключатель имеет правильную величину, он не будет отключать долю секунды в текущих шипах. Когда обмотки двигателя активируются, они создают сопротивление потоку тока, и ток начинает падать. Когда двигатель достигает полной скорости, текущий уровень будет на уровне, указанном на заводской табличке двигателя, как ток полной нагрузки.
Напряжение важно для определения пускового тока. Если на заводской табличке двигателя указано несколько напряжений, необходимо определить используемое напряжение. Легкое место для измерения это при отключении двигателя. Тип напряжения определяет способ измерения. Измерьте трехфазный ток между двумя горячими контактами и удвойте его. Раздельный фазовый ток измеряется между двумя горячими клеммами. Однофазный ток измеряется от горячего терминала до земли.
Уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно путем пуска при пониженном напряжении питания. Возможно также включение на время пуска по схеме звезда, статорной обмотки рассчитанной на соединение в треугольник. Однако при этих способах существенно снижается вращающий момент и они применимы лишь при пуске без нагрузки или при малой нагрузке. Уменьшение пускового тока при сохранении большого вращающего момента путем пуска при пониженной частоте напряжения питания.
Вопреки распространенному мнению, больше не всегда лучше, особенно когда речь идет о электродвигателях. Подразделения по техническому обслуживанию и техническому обслуживанию отделов, например, имеют немного дополнительной мощности «на всякий случай», поэтому они иногда указывают большие двигатели, чем требуют приложения. Но негабаритные двигатели стоят дороже, чтобы работать — иногда намного больше. Имейте в виду, что нагрузки должны определяться, когда двигатель работает при максимальной нагрузке.
Нагрузки, которые широко варьируются, являются хорошими кандидатами для частотно-регулируемых приводов, что дает дополнительную выгоду от контроля скорости производства. Как показано на рисунке 1, процентная нагрузка и ток по существу линейны, от полной нагрузки до тока на паспортной табличке двигателя. Однако легкая ошибка состоит в том, чтобы предположить, что нулевая нагрузка = нулевой ток. Самые большие ошибки возникают при рассмотрении двигателей, которые больше всего нуждаются в «правильной калибровке».
Для механизмов, имеющих тяжелые условия пуска, в которых желательно использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, целесообразно применять двигатели с улучшенными пусковыми свойствами: c большим пусковым моментом и меньшим, чем у двигателей общего назначения, пусковым током. Такими являются двигатели с двухклеточным и глубокопазным ротором. Форма пазов и активных проводников обмотки якоря двухклеточного и глубокопазного ротора показаны на рис. 2.30
Хотя можно определить процентную нагрузку, которую двигатель переносит с графика на рисунке 1, фактическая нагрузка двигателя может быть математически аппроксимирована из хороших входных данных. Управляйте двигателем разъединенным и записывайте ток без нагрузки. Не используйте никаких быстрых клавиш здесь, потому что измеренный ток будет выше, если двигатель подключен. Чтобы избежать ошибок, всегда используйте разомкнутый ток.
Затем документируйте ток паспортной таблички, а затем измерьте ток при фактической нагрузке двигателя. Так как низкорослый двигатель представляет другие проблемы, лучше всего измерить ток в течение рабочего цикла процесса. Если нагрузка меняется, запишите ток во время пиковой нагрузки.
Ротор двухклеточного двигателя имеет две короткозамкнутые обмотки: внешнюю 1 (рис. 2.30а.), или пусковую, выполненную стержнями с малым поперечным сечением из материала с пониженной электропроводностью (латуни, бронзы) и внутреннюю 2, или рабочую – выполненную стержнями с большим поперечным сечением из материала с высокой электропроводностью (меди). В начале пуска двигателя (при n = 0, s = 1) частота тока в роторе равна частоте сети. При этом индуктивные сопротивления клеток велики по сравнению с активными (X L = 2πfL). Особенно велико индуктивное сопротивление нижней, рабочей, клетки, глубоко погруженной в тело ротора и сцепленной с большим потоком рассеяния (показан пунктирными линиями на рис. 2.30). Ток проходит в основном по верхней клетке с большим активным сопротивлением благодаря чему уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. По мере разгона двигателя частота тока ротора уменьшается в десятки раз, так как скольжение уменьшается от единицы до сотых долей ее. Следовательно индуктивное сопротивление ротора, пропорциональное частоте, уменьшается и становится незначительным и для пусковой и для рабочей обмотки. При этом ток ротора, распределяющийся между клетками обратно пропорционально их сопротивлениям, начинает протекать в основном в рабочей обмотке с малым активным сопротивлением. Таким образом, процесс пуска двухклеточного двигателя сходен с процессом реостатного пуска двигателя с фазным ротором.
Дополнительные затраты на эксплуатацию серьезно недоиспользуемых двигателей часто включают в себя доплату за недостаточный коэффициент мощности. Циклические энергетические пользователи могут также взимать плату за потребление в зависимости от использования максимальной мощности. Идентификация малоиспользуемых двигателей позволяет многим пользователям снизить эксплуатационные расходы.
Скрытые затраты на сверхмощные двигатели
Пусковой ток, ток, который двигатель тянет в момент запуска, не зависит от нагрузки. Для двигателя заданного размера он будет таким же, независимо от фактической нагрузки. Это означает, что пуск двигателя мощностью 100 л.с. отсоединяется от того же начального тока, что и при запуске нагрузки на 100 л.с. Поскольку пусковой ток примерно в шесть раз превышает номинальный ток, он может быть значительно выше для негабаритного двигателя, чем модель «правого размера».
Рисунок 2.30 – Формы пазов двухклеточного и глубокопазного ротора
Имеются и другие конструкции ротора с двойной клеткой, например с фигурными пазами 3 залитыми алюминием (рис. 2.30б). Здесь повышенное активное сопротивление клетки при пуске обеспечивается только за счет вытеснения тока в верхние части проводников, так как материал обеих клеток одинаков. Такая конструкция проще и дешевле, но пусковые характеристики двигателя несколько хуже.
Двигатель мощностью 125 л.с. на приводе вентилятора имел номинальную характеристику 148 ампер, но заработал 44 ампера, когда он был отключен. Тестирование подтвердило, что при работе при нормальной нагрузке двигатель потреблял только 63 ампера. Замена двигателя с более высокой эффективностью на 25 л.с. резко снизила пусковой ток с 890 до 198 ампер. Ток «полной нагрузки» также уменьшился с 63 до 29 ампер. Очевидно, завод платил за потраченное впустую электричество.
Примеры номинальной мощности и мощности при запуске бытовой техники
Коэффициент мощности оригинального мотора мощностью 125 л.с. также был очень низким при работе с нагрузкой 8 л.с. что, возможно, вызвало доплаты от утилиты. Чрезмерный высокий пусковой ток может увеличить затраты на обслуживание из-за дополнительного износа пускателей и контактов пуска, но более высокий пусковой ток также является особенностью двигателей с более высокой эффективностью.
Аналогично вытеснение тока в верхнюю часть проводника при пуске, когда частота тока в роторе велика, обеспечивается в глубокопазном роторе (рис. 2.30в), в котором проводник 4, обычно медный сильно вытянут по высоте. Вытеснение тока в верхнюю часть проводника равноценно уменьшению его сечения и обеспечивает увеличение активного сопротивления ротора во время пуска и уменьшение пускового тока.
Примечание. Прежде чем «разрешить», убедитесь, что двигатель нижнего л.с. может обеспечить необходимую начальную инерцию нагрузки. Коэффициент мощности важен, поскольку его можно использовать для определения эффективности. Чтобы вычислить коэффициент мощности, используйте следующую формулу.
Для расчета эффективности для трехфазного двигателя. Двигатель работал только на 48%. Где вы хотите потратить свои деньги? Пусковой ток асинхронного двигателя является слишком высоким — эта концепция мы знаем и используем в приложениях. Но почему этот пуск тока происходит только при запуске асинхронного двигателя, почему бы не работать. Изучение этого было бы хорошо.
Служили безотказно? Тогда эта статья будет для вас полезна.
Одна из основных характеристик бытовых приборов — электрическая мощность на выходе. Она отражает возможность питания подключённой нагрузки. Для правильного выбора стабилизатора напряжения переменного тока, ИБП или генератора нужно знать мощность устройства. Для ее расчета следует подсчитать сумму электрической мощности всех приборов, которые могут быть единовременно подключены.
При запуске — не сдерживать цепь статора цепью ротора
Асинхронный двигатель похож на полифазный трансформатор — причина высокого пускового тока
Таким образом, асинхронный двигатель похож на трансформатор, где основным является статор, а вторичный — ротор. Теперь мы знаем концепцию трансформатора, что первичный ток и вторичный ток взаимосвязаны. Вторичный ток сдерживает первичное значение, превышающее значение. Таким образом, в начальном состоянии не хватает тока во вторичном, поэтому недостаточно удерживается на первичный ток. Таким образом, первичный ток сильно увеличивается.Одно из основных условий долгой и стабильной работы стабилизатора, генератора и ИБП: мощность техники не должна превышать их возможности по выходной мощности. Лучше, чтобы суммарная электрическая мощность электроприборов, которые функционируют одновременно, была на 20 % меньше выходной мощности питающего прибора. Чем меньше стабилизатор или ИБП работает с перегрузкой, тем дольше он служит.
Вот почему классно сказано: «Вторичный трансформатор тока не должен быть открытым во время работы». Поэтому при стартовом состоянии сопротивление статора относительно невелико по сравнению с реактивным сопротивлением. Это приводит к высокому пусковому току, но в условиях работы вторичная цепь, которая представляет собой цепь ротора, обеспечивает некоторые сдерживающие механизмы, которые увеличивают сопротивление статора, — что удерживает ток в рабочем состоянии в асинхронном двигателе. сравнение тока крутящего момента для асинхронного двигателя ротора с короткозамкнутым ротором.
В расчете суммарной мощности и состоит основная трудность. В паспорте любого устройства указана мощность в кВт. Вроде бы всё просто: нужно сложить мощность приборов. Но в этом кроется основная ошибка. Приборы, в конструкции которых есть электродвигатели, насосы или компрессоры, в момент запуска дают нагрузку на сеть, превышающую номинал в 2-7 раз. Такое явление обусловлено наличием пусковых токов. Это же правило относится к приборам, в состав которых входят инерционные компоненты или элементы, физические свойства которых в момент запуска отличаются от их обычных значений при эксплуатации. Классический пример — изменение сопротивления у обыкновенной лампы накаливания. В конструкции таких ламп есть вольфрамовая нить, при включении электрическое сопротивление вольфрама меньше (нить холодная), чем при работе. Сопротивление увеличивается с ростом температуры, следовательно, при включении лампы её мощность намного больше, чем во время работы. При включении лампы накаливания присутствуют пусковые токи.
Поэтому различный пуск асинхронного двигателя, такие методы, которые используются для уменьшения высоких пусковых токов асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель можно сравнить с электрическим трансформатором с вторичным короткозамкнутым контуром. Первичную обмотку трансформатора можно сравнить с обмоткой статора асинхронного двигателя, а обмотка ротора рассматривается как короткозамкнутая вторичная обмотка трансформатора.
Модель цепи индукционного двигателя показана на рисунке. Из модели асинхронного двигателя можно заметить, что асинхронный двигатель состоит из двух ветвящихся цепей, которые параллельны. Намагничивающая составная цепь Сопротивление и схема реактивности. . Намагничивающая составляющая тока, протекающего через асинхронный двигатель, пропорциональна приложенному напряжению и не зависит от нагрузки на двигатель, аналогичный трансформатору.
Мощность любого прибора рассчитается как произведение напряжения (в вольтах) и силы тока (в амперах). По мере увеличения силы тока растет мощность, а значит, возрастает нагрузка на стабилизатор, генератор и источник питания. Определение пусковых токов можно сформулировать так: электроприборы или их элементы, имеющие инерционные свойства, в момент запуска дают большую нагрузку на электрическую сеть или питающий прибор, чем в процессе работы.
Сопротивление и схема реактивности утечки состоят из сопротивления и сопротивления утечки статора и ротора асинхронного двигателя, соединенного последовательно. Сопротивление нагрузки последовательно соединено с сопротивлением фиксированного ротора и статора. Во время запуска двигателя проскальзывание будет одним. Поэтому, если рассчитать общий импеданс, предлагаемый пусковым токам во время запуска асинхронного двигателя, что минимально приводит к высоким пусковым токам во время запуска двигателя.
Когда 3-фазное напряжение подается на обмотку статора для запуска асинхронного двигателя, высокие пусковые токи намагничивают воздушный зазор между статором и ротором. Импульс ЭДС генерируется в обмотках ротора асинхронного двигателя из-за вращающегося магнитного поля. Эта индуцированная эдс создает электрический ток в витках ротора. Ток, генерируемый в обмотках ротора, создает поле, которое, в свою очередь, создает крутящий момент для вращения двигателя. Как только ротор начнет поднимать скорость, ток, наносимый машиной, уменьшается.
Значение пусковых токов зависит не только от усилия по раскрутке ротора двигателя или насоса до номинальных оборотов, но и от изменения сопротивления проводника. Чем меньше сопротивление, тем больше величина силы тока, который может протекать по нему. При нагреве уменьшается сопротивление и снижается возможность проводника пропускать большие токи.
Время, требуемое для запуска двигателя, зависит от времени, необходимого для ускорения, которое зависит от характера подключенной нагрузки. Недостатки высоких пусковых токов в асинхронном двигателе. Высокие пусковые токи, создаваемые асинхронным двигателем во время пуска, могут привести к большому падению напряжения подключенных шин. Это падение напряжения в шинах может повлиять на работу других двигателей, работающих на шине. Провалы напряжения во время запуска больших двигателей могут отключать некоторые из двигателей, работающих на одной и той же шине.
Помимо вращающего момента и электросопротивления дополнительную электрическую мощность в момент старта прибору придаёт индуктивная мощность. В момент включения люминесцентной лампы у индуктивной катушки сопротивление мало. Также действует мощность для поджига разряда, что увеличивает силу тока.
Влияние пусковых токов особенно важно для стабилизаторов напряжения и источников бесперебойного питания . Стабилизаторы работают в одном из двух режимов работы: номинальном или предельном.
В номинальном режиме работы сохраняется мощность, но при ухудшении качества электроснабжения в сети наблюдается очень низкое или, напротив, очень высокое напряжение. В таком случае стабилизатор переходит в предельный режим работы, его выходная мощность снижается примерно на 30 %. Если при этом происходит перегрузка по пусковым токам, то он выключится, сработает система защиты. Если это будет повторяться часто, срок службы качественного стабилизатора будет небольшим (что уж говорить о китайской технике).
С ИБП типа on-line дела обстоят сложнее. Если на такой прибор дается нагрузка, превышающая номинальную (а у пусковых токов очень большая скорость, и они проходят любую защиту), предохранители не успевают сработать, и источник питания может сгореть. Это негарантийный случай и ремонт будет стоить значительных средств.
Единственный вид ИБП, который может выдерживать пусковые токи, в 2-3 раза превышающие номинал, — системы резервного электропитания типа. Максимальные пусковые токи дают компрессоры холодильников (однокамерные — до 1 кВт, двухкамерные — до 1,8 кВт), а также глубинные насосы. Их мощность во время запуска превышает номинал в 5-7 раз. Самый маленький коэффициент запуска (равный 2) отмечается у насосов Grundfos с системой плавного пуска.
При выборе источников электроснабжения или стабилизатора напряжения нужно учитывать временной фактор влияния пусковых токов. При первом включении стабилизатора или генератора все электроприборы начнут работу одновременно и суммарная нагрузка будет большая. При дальнейшей работе потребитель должен оценить вероятность одновременного запуска приборов с большими пусковыми токами (к примеру, холодильника, насоса и стиральной машины). Если стабилизатор или ИБП имеет небольшую мощность, то следует самостоятельно контролировать включение техники с пусковыми токами.
Выводы:
- При подсчёте суммарной мощности электротехники мощность приборов с пусковыми токами нужно рассчитывать не по номиналу, а с учётом пусковых токов (в Вт либо в А).
- Пусковые токи даёт техника, в конструкции которой есть электродвигатель, насос, компрессор, нить накаливания или катушка индуктивности.
- Чем хуже напряжение в магистральном проводе (ниже 150 В или выше 250 В), тем более высокий номинал должен быть у стабилизатора или ИБП (примерно на 30 % больше суммарной мощности работающей техники).
Пусковые токи можно ассоциировать с началом движения велосипеда: в момент начала движения нужно большое усилие, чтобы раскрутить колёса, но когда велосипед приходит в движение, требуется меньше сил для поддержания скорости.
Примеры номинальной мощности и мощности при запуске бытовой техники
| Тип техники | Номинальная мощность, Вт | Продолжительность пусковых токов, с | Коэффициент во время начала работы | Пример модели стабилизатора, ВА | Пример модели ИБП |
| Холодильник | 250-350 | 4 | 3 | «Штиль» R1200 / Progress 1500T | N-Power Pro-Vision Black M 3000 LT |
| Стиральная машина | 2500 | 1-3 | 3-5 | Progress 3000T | |
| Микроволновая печь | 1600 | 2 |
Пусковой ток: разбираемся, откуда берётся | СамЭлектрик.ру
Корень проблемы кроется в том, что для запуска электродвигателя (при подаче питания) требуется гораздо большее усилие, чем для продолжения. Эта физика работает со всеми предметами в мире – ведь начать движение всегда труднее, чем продолжить его.
Поехали!Поехали!
В статье речь пойдёт об асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором, который применяется в промышленном оборудовании в 95% случаев. Питание – трехфазное. Как обычно, по тексту буду отсылать к своим статьям, а в конце можно будет скачать много чего интересного по теме.
Пусковой ток и его кратность
Чтобы тронуть с места (пустить) двигатель, нужен громадный пусковой ток (Iп). Громадный – по сравнению с номинальным (рабочим) током Iн на установившейся скорости. В статьях обычно указывают, что пусковой ток превышает рабочий в 5-8 раз. Это число называется “Кратность пускового тока” и обозначается как коэффициент Кп = Iп / Iн.
Пусковой ток – это ток, который потребляет электродвигатель во время пуска. Узнать пусковой ток можно, зная номинальный ток и коэффициент Кп:
Iп = Кп · Iн
Номинальный ток всегда указан на шильдике двигателя:
Номинальный ток двигателя для разных напряжений и схем включенияНоминальный ток двигателя для разных напряжений и схем включения
Кп – рабочий параметр, который указан в характеристиках двигателя, но на корпусе двигателя он никогда не указывается.
Замечу, что не надо путать номинальный и рабочий токи. Номинальный ток – это ток, на котором двигатель может работать продолжительное время, он ограничен только нагревом обмотки статора. Рабочий ток – это реальный ток в данном агрегате, он всегда меньше либо равен номинальному. На практике рабочий ток измеряется токоизмерительными клещами, амперметром или трансформатором тока.
Если рабочий ток больше номинального – жди беды. Читайте мою статью про то, как защитить электродвигатель от перегрузки и перегрева.
Кратность пускового тока . На шильдике его обычно нет, а в документации и на сайтах производителей он присутствует:
Параметры двигателей. Кратность пускового тока
Пример из первой строчки на картинке: конкретный двигатель мощностью 1,5 кВт имеет номинальный ток 3,4 А. Значит, пусковой ток в какой-то момент (сколько длится этот “момент” – рассмотрим ниже) может достигать значения 3,4 х 6,5 = 22,1 А!
Судя по каталогам (их можно будет скачать в конце статьи, как обычно у меня), пусковой ток превышает номинальный в пределах от 3,5 до 8,5 раз.
Кратность пускового тока зависит прежде всего от мощности двигателя и от количества пар полюсов. Чем меньше мощность, тем меньше пусковой ток. А чем меньше пар полюсов (больше номинальные обороты) – тем больше пусковой ток.
То есть, самым большим током при пуске (7 – 8,5 от номинала) обладают высокооборотистые двигатели (3000 об/мин, 1 пара полюсов) сравнительно большой мощности (более 10 кВт).
Так происходит потому, что потребляемый ток и момент инерции при пуске зависит от конструкции двигателя и способа намотки. Мало полюсов – низкое сопротивление обмоток. Низкое сопротивление – большой ток. Кроме того, высокооборотистым движкам для полной раскрутки требуется больше времени, а это опять же тяжелый пуск.
Если объяснить более научным языком, то дело происходит так. Когда двигатель стоит, его степень скольжения S = 1. При раскручивании (или, как любят говорить спецы, разворачивании) S стремится к нулю, но никогда его не достигает – на то двигатель и называют асинхронным, ведь вращение ротора никогда не догонит вращение поля статора из-за потерь. Одновременно сердечник ротора насыщается магнитным полем, увеличивается ЭДС самоиндукции и индукционное сопротивление. А значит, уменьшается ток.
Кому хочется узнать подробнее – в конце статьи я выложил несколько хороших книг по теме.
На самом деле не так всё просто, начинаем копать глубже.
Как узнать пусковой ток?
Кратность пускового тока (отношение пускового тока к номинальному) найти в документации на двигатель бывает не так-то просто. Но его можно измерить (оценить, узнать) самому. Вот навскидку несколько способов:
- Первый способ (лучший) – использовать осциллограф. Взять шунт (например, резистор 0,1…0,5 Ом, чем меньше по сравнению с обмотками, тем лучше), и посмотреть на нём осциллограмму в момент пуска. Далее из максимального амплитудного значения определяем действующее напряжение (поделить на корень из 2), далее по закону Ома считаем пусковой ток. Подробно я уже писал об этом на Дзене. Плюс – пусковой ток измеряется реальный, на реальном двигателе и механизме.
- Второй способ измерения пускового тока – подать на двигатель пониженное (в 5-10 раз) напряжение рабочей частоты и измерить ток. Почему пониженное? Это необходимо для того, чтобы ротор можно было легко зафиксировать, не допуская перегрева. Измеренный ток пересчитать, получим пусковой. Достаточно измерить ток на одной фазе. По другим токи будут (обязаны быть) такими же. Этот способ используют при производстве и испытаниях двигателей. Именно этим способом производители получают табличные данные. Способ опирается на номинальный ток, в реальности (на реальном механизме) пусковой ток может быть другим!
- Измерить пусковой ток токоизмерительными клещами. Плюс этого способа – простота и оперативность. Клещи используют в большинстве случаев для проверки режимов работы двигателей. Минус – такие клещи достаточно инерционны, а нам нужно увидеть, что происходит за доли секунды. Но этот минус нивелируется, когда мы измеряем ток при пуске нагрузки с высоким моментом инерции (вентиляторы, насосы с массивными крыльчатками). Пуск длится более 10 сек, и на экране клещей всё видно. Также есть клещи с фиксацией максимального значения тока, очень удобно в нашем случае.
- Трансформатор тока. Такой используется, например, в узлах учета электроэнергии – благодаря трансформатору тока нет необходимости измерять реальной ток, а можно измерить ток, уменьшенный в точно известное количество раз. Так же измеряют ток в электронных пусковых устройствах (преобразователях частоты, софтстартерах). Минус способа – трансформатор тока рассчитан на частоту 50/60 Гц, а переходные процессы во время пуска имеют широкий спектр и много гармоник. Поэтому можно сказать, что такой способ тоже обладает высокой инерционностью.
Конечно, реальность отличается от эксперимента. Прежде всего тем, что ток короткого замыкания реальной сети питания не бесконечен.
Статьи на Дзене про КЗ:
Что такое ток КЗ и петля фаза-ноль
Как и зачем измерить ток КЗ в домашних условиях
То есть, провода, питающие двигатель, имеют сопротивление, на котором в момент пуска падает напряжение (иногда – до 50%). Из-за этого ограничения реальный пусковой ток будет меньше, а разгон – длительнее. Поэтому нужно понимать, что значение кратности пускового тока, указанное производителем, в реальности всегда будет меньше.
Для чего нужны двигатели – приводить в действие механизмы и получать прибыль!Для чего нужны двигатели – приводить в действие механизмы и получать прибыль!
Теперь разберём другой вопрос –
Какой вред от пускового тока?
Пусковой ток – это проблема. Это –
- перегрузка питающей сети, приводящая к нагреву (вплоть до отгорания контактов) и проседанию напряжения;
- чрезмерный износ, перегрузка и перегрев двигателя, у некоторых производителей среди параметров двигателя указывается максимальное количество пусков в час или в сутки – именно из-за перегрева;
- износ и перегрузка механического привода (подшипники, редукторы, ремни), особенно обладающего большим моментом инерции,
- помехи, вызванные включением контакторов, которые передаются не только по проводам, но и через электромагнитное поле,
- проблемы с технологией – многие процессы нельзя начинать резко.
От пускового тока перегружается всё, и момент пуска становится в тягость вcем участникам процесса. Именно в этот критический момент может проявиться “слабое звено”. Кроме того, многие участники электропитания, работающие в этой сети, испытывают проблемы – например, лампочки снижают яркость из-за снижения напряжения, а контроллеры могут зависнуть из-за мощной помехи.
И в то же время пусковой ток – это проблема, от которой никуда не деться, если сразу подавать на двигатель номинальное питание и не использовать специальные методы.
Поэтому разберём,
Как уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя
Решить проблему большого пускового тока электрически можно двумя путями:
- Вначале подавать на двигатель пониженное напряжение, а затем, по мере разгона, напряжение и скорость вращения поднять до номинального значения. Такой способ применяется в электронных устройствах запуска двигателей – софтстартерах (УПП) и преобразователях частоты (частотниках).
- Использовать ограничители пускового тока, когда при пуске двигатель питается через мощные резисторы, а потом по таймеру переключается на номинал. Сопротивление резисторов соизмеримо с сопротивлением обмотки стартера (единицы Ом, в зависимости от мощности). Это устройство легко сделать самому (контактор + реле времени).
- Сразу подавать полное напряжение, но сначала подключать обмотки так хитро, чтобы двигатель не раскручивался на полную мощность. И только когда в этом режиме двигатель раскрутится насколько это возможно, включать его на полную. Эта схема называется “Звезда – Треугольник”, читайте в следующей статье.
Можно сконструировать какую-то муфту, коробку передач, вариатор – для того чтобы раскрутить двигатель вхолостую, а потом подключить потребителя механического момента.
В современном оборудовании двигатели мощнее 2,2 кВт практически никогда напрямую не включают, поэтому для них пусковые токи рояли не играют. Для уменьшения пускового тока (и не только) в основном применяют преобразователи частоты, о которых будут отдельные статьи (ссылки будут в конце).
Как снизить вред от пускового тока?
Если изменить схему питания двигателя невозможно (например, сосед по даче каждые пол часа запускает токарный станок, а никакие “методы воздействия” не воздействуют), то можно применить различные методы минимизации вреда от пусковых токов. Например:
- На важные потребители или на весь дом установить инверторный ИБП (UPS), который будет держать напряжение в норме при любом раскладе. Самый дорогой, но действенный способ.
- Поставить стабилизатор напряжения. Но учтите, что не все стабилизаторы одинаково полезны. Иногда они могут не справляться, а иногда – даже усугублять ситуацию. Подробнее – по приведенной ссылке.
- Если питание – однофазное, то можно попробовать переключиться с “плохой” фазы на “хорошую”. Иногда этот способ так же эффективен, как использование телепорта вместо автобуса “Таганрог-Москва”.
Но напоминаю, что мы тут занимаемся не устранением последствий, а предотвращением проблем, поэтому погнали дальше.
Время действия и величина пускового тока
Длительностью пускового тока будем считать время, в течение которого ток понижается от максимума (Iп) до номинала (Iн). Эта длительность фактически равна времени разгона от нуля до номинальной скорости вращения.
Весь вопрос в том, какова длительность этого тока – 10 миллисекунд (пол периода), когда двигатель на холостом ходу, или 10 секунд, когда на валу массивная крыльчатка. Теоретически рассчитать это время невозможно. Однако, поделюсь некоторыми соображениями.
Как я говорил выше, ток двигателя при пуске может превышать норму в несколько раз (Кп). И некоторые начинающие электрики, которые не читают мой блог, считают, что защитный автомат нужно выбирать так же – на повышенный ток. В статьях и даже инструкциях пишут, что “При выборе автомата необходимо учитывать, что пусковой ток асинхронного электродвигателя в 5 – 7 раз превышает номинальный”. Как это учитывать? Неужели ток автомата выбирать в 5-7 раз выше номинального тока двигателя?
Пример:
Шильдик китайского электродвигателя 30 кВтШильдик китайского электродвигателя 30 кВт
Написано – 56 А. Что это значит? Неужели то, что ток защитного автомата должен быть более 300 А? Конечно, нет. И выбор автомата в данном случае зависит не только от номинального тока двигателя (56 А), но и от времени действия пускового тока.
Кстати, давайте проведём расследование и узнаем пусковой ток этого двигателя. Ведь на сайт этого китайского производителя нам попасть не суждено. Исходные номинальные данные: мощность – 30 кВт, момент – 190,9 N·m, ток – 56 А. Смотрим по каталогам отечественных производителей, ищем подобный двигатель, ведь законы физики одинаковы и в России, и в Китае. Находим (каталог в конце статьи): это двигатель на 1500 оборотов, 4 полюса, с кратностью пускового тока Кп = 7. В итоге получаем: Iп = Iн · Кп = 56 · 7 = 392 А. Это теоретический пусковой ток, но это не ток уставки автомата!
Пусковой ток является максимально возможным током. Максимальным ток будет при пуске, то есть тогда, когда двигатель стоит. То есть, пусковой ток есть ВСЕГДА, и всегда его начальное значение имеет запредельную величину. В случае с нашим китайским движком – 392 А, если принять ток КЗ питающей сети равным бесконечности (источник напряжения с нулевым внутренним сопротивлением).
Тепловое действие пускового тока
Если перейти к формулам, пусковой ток оказывает тепловое действие на электродвигатель, которое описывается так называемым интегралом Джоуля. Если по простому, то тепловая энергия, производимая электрическим током, пропорциональна квадрату тока, умноженному на время. Обозначается эта величина через I2t.
Хорошая новость в том, что защитный автомат имеет примерно такую же тепловую (время-токовую) характеристику, что и время-токовая характеристика разгона двигателя.
Сравните:
Время-токовые характеристики защитного автоматаВремя-токовые характеристики защитного автомата
Что видим? Для защиты двигателя используются в основном автоматы с характеристикой D, как раз для того, чтобы меньше реагировать на кратковременные перегрузки. Подробнее здесь.
А для пускового тока двигателя график будет примерно такой:
График пускового тока (теоретический) при Кп = 6
Линейность графика – условная. Всё зависит от изменения момента нагрузки в процессе разгона. Теоретический график показан пунктиром. На этом графике Кп = Iп / Iн = 6, но это теоретическое (табличное) значение. Время разгона до номинала = tп.
Реальный график начерчен сплошной линией. На нём Iп` – это реальное значение пускового тока, которое всегда меньше теоретического. Это обусловлено тем, что питающая сеть имеет не нулевое сопротивление, и при повышении тока на проводах возникают потери напряжения.
Про потери на низком напряжении я писал тут, про потери в сетях 0,4 кВ – здесь.
Понятно, что из-за потерь время разгона будет больше, оно обозначено на графике через tп`.
Теперь повернём последний график, чтобы привести оси к одной системе координат:
Время от тока, если можно так выразитьсяВремя от тока, если можно так выразиться
Не правда ли, весьма похоже на время-токовую характеристику защитного мотор-автомата?
Получается, что обе характеристики компенсируют друг друга, и при выборе автомата достаточно настроить его уставку на номинальный ток двигателя. При особо тяжелых пусках, когда площадь под кривой пуска двигателя больше площади под кривой защитного автомата, стоит подумать о плавном пуске – УПП либо ПЧ.
Реальные измерения тока
Как я говорил выше, по моему мнению лучший способ “увидеть” пусковой ток – использовать активный (резистивный) шунт, и смотреть на нём напряжение осциллографом.
Я использовать вот такой шунт:
Шунт для измерения пускового тока при помощи осциллографаШунт для измерения пускового тока при помощи осциллографа
Подопытный – мотор-редуктор, который через цепную передачу крутит вертикальный шнек подачи крахмала в бункер:
Мотор-редуктор, на котором измеряем пусковой токМотор-редуктор, на котором измеряем пусковой ток
Шнек на момент пуска был полным, поэтому его рабочий ток (7,7 А, измерено клещами) был почти равен номинальному (8,9 А, видно на шильдике).
Шильдик двигателя вертикального шнекаШильдик двигателя вертикального шнека
Ситуация по пусковому току видна на осциллографе:
Осциллограмма пускового тока 500 мс/делОсциллограмма пускового тока 500 мс/дел
Приблизим интересующий момент, ускорив развертку до 100 мс/дел:
Осциллограмма пускового тока 100 мс/делОсциллограмма пускового тока 100 мс/дел
Тут уже легко увидеть синус питающего тока и оценить коэффициент кратности пускового тока Кп, который примерно равен 4.
Ещё приблизим момент истины (до 50 мс/дел):
Момент пуска двигателя – ток пускМомент пуска двигателя – ток пуск
Тут уже видны хорошо и переходные процессы, обусловленные индуктивностью и ЭДС самоиндукции обмоток двигателя. Этот импульс, длительность которого гораздо меньше периода сети 20 мс, даёт хорошую помеху с широким спектром в питающую сеть и радиоэфир.
Ещё один повод для использования ПЧ? Не совсем, там с помехами ситуация гораздо хуже!
Скачать
Надеюсь, читатели простят мне вольное объяснение процессов – я постарался всё объяснить “на пальцах”. Кому нужны академические знания, пожалуйста перейдите на оригинал статьи — там и фото качественнее, и литература для скачивания, и читатели высказались в комментариях.
Статьи в тему на Дзене:
Как измерить пусковой ток?
Установка ПЧ в станок полировки
Применение ПЧ в конвейере: пример грамотного подхода
С чего начать изучение частотников?
Устраняем пусковой ток: пример установки софтстартера
Какой двигатель можно подключать в “звезду-треугольник”, а какой нет?
«Звезда/Треугольник»: примеры реализации схемы
——————————————————————-
Ещё больше статей на канале Самэлектрик.ру.
Статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!
Спасибо, что читаете меня! Мне тоже интересно то, о чем я пишу!
Пожалуйста, будьте вежливы и уважайте мнение автора и читателей! Хейтеров отправляю в баню.
Особенности плавного пуска электродвигателей
Общепромышленные двигатели, применяемые в составе приводных механизмов конвейеров, насосов, воздуходувок и компрессоров, все имеют одно общее свойство: при пуске двигателя в обмотках возникает повышенный токи, которые могут в шесть раз превышать значение номинального тока двигателя. Повышенные значения тока негативно влияют на компоненты двигателя, снижая его ресурс, а также снижает качество электроэнергии питающей сети, особенно для больших электродвигателей начиная с 1 кВт и более. Именно поэтому для двигателей этого размера часто используют плавного пуска.
Идея плавного пуска заключается в постепенном повышении питающего напряжения, пока двигатель не выйдет на установившийся режим. Это снижает пусковой ток, но также снижает пусковой крутящий момент двигателя. Регулировка питающего напряжения двигателя осуществляется путем использования, расположенных спина к спине тиристоров либо симисторов на каждой питающей линии переменного тока. Тиристоры приводятся в действие на начальном этапе, таким образом, что их последовательные включения происходят с небольшой задержкой для каждого полупериода. Задержка переключения эффективно наращивает среднее переменное напряжение на двигателе, пока двигатель не выйдет на номинальное напряжение сети. После того, как двигатель достигает своей номинальной скорости вращения, он может быть переключен напрямую (схема байпас). Для управления большими двигателями, как правило, применяются устройства плавного пуска или частотные преобразователи.
Устройству плавного пуска можно противопоставить выключатель и разъединитель полного напряжения, который подключает полное напряжение непосредственно на клеммы двигателя при запуске (прямой пуск). Такой способ пуска, ограничивается маленькими мощностями двигателя, где повышенный пусковой ток не проблема.
Некоторые мягкие пускатели могут также обеспечивать функцию плавного останова для применений, где резкая остановка может вызвать привести к каким либо нарушениям и поломкам. Например для насосов, где быстрая остановка может принести к гидроудару в системе или для конвейерных лент, где материал может получить повреждения, если полотно остановить слишком быстро. При плавном останове используется то же принцип переключения силовых полупроводников, что и для плавного пуска.
Тиристоры в УПП пропускают часть напряжения в начале переходного процесса и постепенно увеличивают его в соответствии с установленным временем разгона. Тиристоры могут также осуществлять мягкую остановку, уменьшая напряжение двигателя в соответствии с установленным временем замедления.
Отдельный вид мягкого пуска, часто применяемый на трехфазных двигателях получил название «звезда-треугольник». Принцип заключается в переключении обмоток двигателя соединенных звездой в соединение треугольником когда двигатель выходит на установившейся режим и достигает номинальной частоты вращения. В данном случае устройство обычно состоит из контакторов на каждого из трех фаз, реле перегрузки и таймера, который задает продолжительность времени. Пусковой ток при таком методе составляет около 30% от значений при прямом пуске, а крутящий момент составляет около 25% от пускового момента при подключении напрямую. Данный способ пуска работает только тогда, когда есть на двигателе, в момент пуска, есть нагрузка. Однако также стоит учесть, что слишком нагруженные двигатели не будут иметь достаточный крутящий момент для разгона до номинальной скорости скорости.
Устройства плавного пуска, как правило, используется с асинхронными моторов. Но они также могут обеспечить определенные преимущества при питании синхронных двигателей. Причина в том, что многие синхронные двигатели в момент разгона ведут себя как асинхронные. То есть, существует задержка между вращающимся электрическим полем и положения ротора.
Скольжение наблюдаемое в переходных процессах пуска синхронного двигателя, как и в случае с асинхронными двигателями, синхронных двигателей может вызвать повышенные токи статора (в пять-восемь раз превышающий номинальный ток).
Как для синхронных так и для асинхронных двигателей, высокие значения пусковых токов статора и ротора приводит к снижению коэффициента мощности. Коэффициент мощности и, следовательно, эффективность повышается, когда электродвигатель ускоряется до его номинальной скорости вращения. В связи с этим, следует также отметить, что некоторые УПП могут служить в качестве регулятора напряжения двигателя, в зависимости от нагрузки, при наличии соответствующего котнтроллера. Контроллер отслеживает коэффициент мощности двигателя, который зависит от нагрузки двигателя. На малых нагрузках, коэффициент мощности является достаточно низким, соответственно контроллер уменьшает напряжение двигателя и, таким образом, ток электродвигателя.
Выбор устройства плавного пуска
Большинство применений, к которым относятся устройства плавного пуска можно разделить на основные категории использования: насосы, компрессоры и конвейеры. Есть несколько правил правильного выбора для каждой из этих категорий.
Время разгона для плавного пуска является настраиваемой величиной. Типичный время запуска для большинства применений составляет от 5 до 10 сек. Длительные периоды времени, как правило, можно найти в насосных и компрессорных системах, где есть высокая вероятность возникновения гидроударов.
Типичное УПП уменьшает крутящий момент двигателя и ток во время пуска. Устройства переключения «звезда-треугольник» выполняет то же самое, но с помощью переключения обмоток двигателя из звезды на треугольник в соответствующее время.
В большинстве случаев напряжение пуска составляет 30% от номинального напряжения сети. Винтовые компрессоры и конвейеры иногда начинают на более высоких уровнях (возможно 40%).
Устройства плавного пуска, как правило, выбираются той же мощности, что и двигатели. Для тяжелых режимов работы, распространенной практикой является выбор устройства плавного пуска по мощности на один типоразмер больше мощности электродвигателя.
Коэффициенты пусковых токов
В данной таблице приведены примерные значения номинальной и пусковой мощности популярных бытовых приборов и электроинструментов, а так же коэффициенты запаса мощности, которые следует учитывать при расчете мощности электростанции. Эта таблица поможет Вам в расчетах, но не забывайте, что лучше перед покупкой проконсультироваться со специалистом.
Коэффициенты пусковых токов, которые необходимо учитывать при подключении приборов:
| Тип потребителя | Номинальная мощность, Вт | Мощность при пуске, Вт | Требуемый коэффициент запаса мощности |
| Циркулярная пила | 1100 | 1450 | 1,32 |
| Дрель электрическая | 800 | 950 | 1,19 |
| Шлифовальная машинка или станок | 2200 | 2800 | 1,27 |
| Перфоратор | 1300 | 1600 | 1,23 |
| Станок или машинка для финишного шлифования | 300 | 350 | 1,17 |
| Ленточно-шлифовальная машина | 1000 | 1200 | 1,2 |
| Рубанок электрический | 800 | 1000 | 1,25 |
| Пылесос | 1400 | 1700 | 1,21 |
| Подвальный вакуумный насос | 800 | 1000 | 1,25 |
| Бетономешалка | 1000 | 3500 | 3,5 |
| Буровой пресс | 750 | 2600 | 3,47 |
| Инвертор | 500 | 1000 | 2 |
| Шпалерные ножницы | 600 | 720 | 1,2 |
| Кромкообрезной станок | 500 | 600 | 1,2 |
| Холодильник | 600 | 2000 | 3,33 |
| Фризер | 1000 | 3500 | 3,5 |
| Кипятильник, котел (Бойлер) | 500 | 1700 | 3,4 |
| Кондиционер | 1000 | 3500 | 3,5 |
| Стиральная машина | 1000 | 3500 | 3,5 |
| Обогреватель радиаторного типа | 1000 | 1200 | 1,2 |
| Лампа накаливания для освещения | 500 | 500 | 1 |
| Неоновая подсветка | 500 | 1000 | 2 |
| Электроплита | 6000 | 6000 | 1 |
| Электропечь | 1500 | 1500 | 1 |
| Микроволновая печь | 800 | 1600 | 2 |
| Hi-Fi TV — бытовая техника | 500 | 500 | 1 |
| Электромясорубка | 1000 | до 7000 (см. инструкцию) | 7 |
| Погружной водяной насос | 1000 | 3500 | 3,5 |
Если здание оснащено сложным оборудованием, таким как системы охраны, вентиляции, отопления и т.д., то для точного определения необходимой мощности электростанции лучше обратиться к профессионалам.
Специалисты Первого Генераторного Салона обследуют Ваш объект, проанализируют предоставленные данные, дадут оценку требуемой мощности, количества фаз, типу двигателя, а так же проконсультируют относительно ценовых категорий различных марок электростанций.
определение понятия, особенности расчета показателя
На электродвигателях есть табличка, в которой указаны основные технические характеристики агрегата: мощность, частота вращения и т. д. Однако производители не говорят о таком параметре, как пусковой ток. Это важная характеристика, которая оказывает существенное влияние на работу силового агрегата. Хороший электрик должен уметь определять этот показатель, и знать, что делать с полученными значениями.
Определение понятия
Пусковой ток двигателя – электроток, потребляемый силовым агрегатом в момент старта. Его показатель в несколько раз превышает значение номинального тока и при выборе оборудования крайне важно учитывать этот параметр. Здесь уместно сравнение с автомобилем, при разгоне которого тратится значительно больше топлива в сравнении с движением при постоянной скорости. Это явление характерно для различного электрооборудования:
- Погружные насосы – отличаются самым тяжелым стартом, и их пусковой электроток может превышать номинальный в 9 раз.
- Холодильники – при запуске сила тока превышает номинальный в 3,33 раза.
- Микроволновые печи – показатель пускового электротока в 2 раза выше номинального значения.
Это связано с тем, что в момент включения электродвигателя в его обмотке создается сильное магнитное поле, необходимое для раскручивания ротора. Именно поэтому показатель электротока пуска значительно превышает номинальное значение. На его значение оказывают влияние различные факторы:
- Наличие нагрузки на валу силового агрегата.
- Скорость вращения.
- Схема подключения и т. д.
Особенности расчета
Определение значения пускового тока электродвигателя проводится в два этапа. Сначала необходимо рассчитать номинальный электроток, для этого используется следующая формула:
Затем можно переходить к определению показателя тока пуска, используя формулу:
Зная это значение, можно легко подобрать выключатели-автоматы, обеспечивая тем самым надежную защиту линии включения. В паспорте электродвигателей указано значение силы тока при номинальной нагрузке на валу силового агрегата. Например, если на моторе присутствует надпись 13,8/8 А, то при его включении в сеть на 220 В и номинальной нагрузке, сила тока будет составлять13,8 А. Когда он подсоединен к сети 380 В, то ток составит 8 А.
Если известна номинальная мощность силового агрегата, можно легко выяснить и его номинальный ток. Для этого предстоит воспользоваться формулой:
Иногда коэффициент мощности мотора может оказаться неизвестным. В такой ситуации стоит воспользоваться простым соотношением – 2 А/1 кВт.
Например, если показатель номинальной мощности мотора составляет 15 кВт, то он будет потреблять около 30 А. Погрешность при таком расчете минимальна.
Практическое применение
Силовые приводы будут эксплуатироваться правильно только в том случае, если при их выборе были учтены пусковые характеристики.
Высокий стартовый ток представляет серьезную опасность для электрооборудования. Если не принимать мер по его ограничению, возможны серьезные проблемы.
Ток пуска может повредить не только сам мотор, но и другое электрооборудование, установленное с ним на одной линии. Для решения поставленной задачи можно использовать следующие методы:
- Производить запуск силового агрегата на холостом ходу – нагрузка прикладывается только после перехода мотора в рабочий режим.
- При подключении использовать схему треугольник-звезда.
- Применять автотрансформаторный пуск – напряжение на двигатель подается через автотрансформатор, что позволяет добиться плавного повышения силы тока.
- Использовать пусковые резисторы.
- Применение частотных регуляторов и тиристорных устройств плавного запуска.
С помощью устройств плавного пуска, основанных на тиристорах, можно снизить показатель электротока пуска в два раза. При этом они могут работать как с асинхронными, так и синхронными электромоторами. В случае с трехфазными асинхронными двигателями, широкое распространение получили преобразователи частоты. Они позволяют изменять частоту электротока, обеспечивая не только плавный старт мотора, но и частоту вращения его ротора. Это эффективные устройства, но с высокой стоимостью. Следует помнить, что частотные преобразователи создают в сети помехи, устранить которые поможет сетевой фильтр.
Также можно использовать схему пуска силового агрегата с переключением обмоток со звезды на треугольник.
Для решения поставленной задачи часто применяются реле времени. Однако следует помнить, что этот способ подходит не для всех электромоторов.
Например, этот метод не применяется при подключении асинхронных электромоторов, рассчитанных на напряжение 220-380 В.
Сейчас на рынке появились более современные устройства – софт-стартеры. Они основаны на микропроцессорах и весьма эффективны. Единственным недостатком этих устройств может считаться лишь высокая стоимость.
Введение в запуск двигателя и его методы
В мире произошла большая технологическая революция за последние 100 лет, но очень мало изменений было внесено в двигатели и в то, как работает запуск двигателей. Некоторые отрасли промышленности в мире используют двигатели для питания своих машин, что делает их востребованными и незаменимыми в промышленном применении.
Асинхронный двигатель, наиболее распространенный тип двигателя, используемый в строительных и промышленных процессах, относительно остался прежним с точки зрения функций и эксплуатации.Таким образом, запуск асинхронного двигателя широко обсуждается и изучается профессионалами, имеющими отношение к промышленной сфере.
Асинхронные двигатели работают за счет выработки энергии вращения за счет электрического преобразования. Это связано с взаимодействующими магнитными полями. Обратная электромагнитная сила (ЭДС), которая сочетается с нарастанием магнитного поля во время запуска двигателя, вызывает переходные процессы, происходящие в электрической системе.
Такие переходные условия влияют на все оборудование, подключенное к системе, и ее электроснабжение.Пуск двигателя тщательно изучается и проверяется в промышленных приложениях, чтобы ограничить такое переходное влияние и правильно ускорить механическую нагрузку двигателя.
Пуск двигателя включает в себя важные элементы, которые необходимо понять, прежде чем оценивать процесс работы асинхронного двигателя.
Время пуска двигателя
Время пуска двигателя относится к моменту, когда подача электроэнергии подключена к моменту, когда двигатель разгоняется до полной скорости.
Продолжительность пуска двигателя зависит как от механической, так и от электрической нагрузки, которую несет система. Он может варьироваться от менее секунды до получаса и более.
Пусковой ток
Во время пуска двигателя требуется особенно большой ток. Однако это могло создать проблемы для электрической системы, питающей двигатель и другое подключенное к нему оборудование.
Переходные процессы при запуске
Переходные процессы относятся к продолжительности времени, которое требуется двигателю для разгона до проектной скорости после запуска двигателя.Это зависит от характеристик нагрузки, как механической, так и электрической.
Когда двигатель запускается, первоначально потребляемый ток превышает заданную полную нагрузку двигателя при рабочей скорости. Увеличиваются как ЭДС, так и магнитные поля, что заставляет механическую нагрузку ускоряться.
Ток при запуске двигателя может в 5-8 раз превышать полную нагрузку двигателя.
Любая электрическая система рассчитана на поддержание устойчивого состояния в течение всего рабочего периода.Однако запуск двигателя приведет к тому, что электрические кабели будут пропускать более высокий ток по сравнению с установившимся режимом. Во время пуска также могут иметь место большие падения напряжения, что может повлиять на ускорение механической нагрузки. Падения напряжения также могут повлиять на другое подключенное оборудование, что является причиной одновременных сбоев запуска.
используются во многих отраслях промышленности по всему миру и иногда являются корнем проблем, с которыми инженеры сталкиваются ежедневно.В качестве ответа на эти проблемы были разработаны различные методы и методы, позволяющие повысить производительность двигателей и предотвратить отказы.
Прямая связь
Direct-on-line (DOL) — это простой метод, который осуществляется путем прямого подключения двигателя к поставщику с определенным напряжением. Не каждая система может использовать этот метод; наиболее распространенными примерами являются системы валов с хорошими размерами и механически жесткими валами. Его также можно использовать для насосов и другого оборудования, имеющего стабильную подачу.
Direct-on-line — самый распространенный метод, тем более что он самый дешевый и простой. Это также вызывает самый незначительный подъем температуры из всех методов запуска двигателя.
Проблема с DOL заключается в том, что ток может в восемь раз превышать его нормальную нагрузку.
Звезда-треугольник
В трехфазных двигателях используется метод пуска со звезды на треугольник. Применяется для минимизации пускового тока. При запуске двигателя питание подключается к стороне звезды для запуска обмоток статора.Как только он достигает рабочего положения, источник тока снова подключается к обмоткам треугольника.
Преимущество использования звезда-треугольник — снижение пускового напряжения. Сила тока при запуске для этой техники составляет только треть от метода прямого включения. Эта система применяется к моделям с высоким моментом инерции, в которых нагрузки инициируются при достижении полной скорости нагружения.
Неудача при использовании звезда-треугольник состоит в том, что происходит снижение пускового момента примерно на 33%. Для поддержания скорости требуется эффективное переключение со звезды на треугольник.Если это не удается или происходит на низкой скорости, скачок тока возрастает так же, как при прямом подключении, что может нанести ущерб всей системе.
Автотрансформатор
Пуск автотрансформатора, пожалуй, самый модный из этих трех методов, поскольку он использует автотрансформатор, который соединяется с асинхронным двигателем при запуске.
Этот метод использует двойное снижение напряжения, вызванное трансформаторами, что также минимизирует напряжение (около 50-80% от полного напряжения) с помощью вторичного напряжения автотрансформатора.Эта система вызывает снижение крутящего момента и тока заторможенного ротора. Это также вызывает одновременное увеличение возможного крутящего момента на линию тока.
Пуск автотрансформатора может также вызвать пульсирующий ток из-за переключения с вторичного напряжения на основное.
Плавный пуск
Устройство плавного пуска обеспечивает плавный пуск двигателя, как следует из его названия. Эти устройства напоминают полупроводник.
Устройство плавного пуска ограничивает начальное напряжение двигателя, что затем вызывает снижение крутящего момента двигателя.Это устройство постепенно увеличивает напряжение, что приводит к меньшим пикам тока и высокому крутящему моменту.
Однако, как и преобразователи частоты, эта система может нарушить все другие процессы.
Преобразователь частоты
Пуск преобразователя частоты непрерывно питает двигатели, но может использоваться только во время пуска.
Преимущество этого метода состоит в том, что при пуске требуется низкий ток из-за контролируемого тока и крутящего момента на полной скорости. Они также значительно более экономичны, чем устройства плавного пуска, что делает их предпочтительнее.
Если вы ищете компанию, которая поможет с вашими производственными потребностями, мы можем вам помочь. Напишите нам сегодня!
Что такое пусковой ток в двигателе переменного тока и почему это важно?
Когда электрическое устройство, такое как асинхронный двигатель переменного тока, включено, оно испытывает очень сильный мгновенный скачок тока, называемый пусковым током.
Когда запускается асинхронный двигатель переменного тока, подаваемое напряжение создает магнитное поле в статоре, которое индуцирует магнитное поле в роторе.Взаимодействие этих двух магнитных полей создает крутящий момент и заставляет двигатель вращаться. Согласно закону Ленца, создание магнитного поля вызывает индуцированное напряжение, которое противодействует напряжению питания. Это противоположное индуцированное напряжение — , известное как обратная ЭДС — , также работает для ограничения силы тока в двигателе.
Однако количество производимой обратной ЭДС прямо пропорционально скорости двигателя. Таким образом, при запуске –, когда скорость двигателя близка к нулю –, обратная ЭДС очень мала, и допускается протекание большого «пускового» тока.
На величину тока, потребляемого двигателем во время запуска, также влияет сопротивление обмоток статора. Новые высокоэффективные двигатели, такие как версии с повышенным КПД IE3, имеют более низкое сопротивление обмотки (для уменьшения потерь I 2 R), поэтому пусковой ток может быть даже более серьезной проблемой в этих конструкциях, чем в старых двигателях с более низким КПД. .
Самый высокий уровень пускового тока возникает во время первого полупериода работы двигателя и может более чем в 10 раз превышать ток полной нагрузки двигателя.Когда двигатель начинает двигаться, ток уменьшается до уровня тока заблокированного ротора двигателя, который часто в шесть-восемь раз превышает нормальный рабочий ток двигателя. По мере увеличения скорости двигателя – и, следовательно, обратной ЭДС –, ток еще больше уменьшается, пока не будут достигнуты нормальная рабочая скорость и нормальный рабочий ток.
Первоначальный скачок тока — это пусковой ток, который быстро уменьшается до уровня тока заторможенного ротора (LRC) двигателя, прежде чем, наконец, достигнет нормального рабочего тока:Изображение предоставлено: Портал электротехники
Ток заторможенного ротора — это ток двигатель будет тянуть, когда ротор заблокирован или еще не начал двигаться.Термины «пусковой ток» и «ток заторможенного ротора» часто используются взаимозаменяемо, но в зависимости от контекста они могут относиться к разным явлениям.
Министерство энергетики США объясняет разницу между пусковым током и током заторможенного ротора следующим образом:
«Мгновенный пиковый пусковой ток — это кратковременный переходный процесс, который возникает сразу (в пределах половины цикла переменного тока) после замыкания контакта. Ток заторможенного ротора — это среднеквадратичный (RMS) ток, который устанавливается после пикового броска тока; ток остается около значения заблокированного ротора во время разгона до тех пор, пока двигатель не достигнет своей рабочей скорости.Термины пусковой ток и пусковой ток часто используются для обозначения тока заторможенного ротора ».
Высокий пусковой ток может вызвать ложное срабатывание защитных устройств или повреждение двигателя. Это также может вызвать провалы напряжения в линии питания (что может повлиять на другое оборудование) или даже помешать правильному запуску двигателя. Высокий пусковой ток также приводит к созданию высокого крутящего момента при запуске –, иногда в два раза превышающего номинальный крутящий момент –, что может вызвать внезапное сильное ускорение, приводящее к повреждению механических нагрузок.
Существует ряд методов пуска, которые могут снизить уровни пускового тока в асинхронных двигателях переменного тока. Один из них — использовать устройство плавного пуска –, устройство, которое постепенно увеличивает напряжение питания на клеммах двигателя во время запуска, тем самым снижая пусковой ток и управляя пусковым моментом.
Точно так же частотно-регулируемый привод снижает пусковой ток, управляя напряжением, подаваемым на двигатель. Но частотно-регулируемый привод работает путем изменения частоты напряжения, а не величины напряжения двигателя.
Как рассчитать пусковой ток двигателя
«Пусковой ток», иногда называемый током заторможенного ротора или пусковым током, относится к электрическому току, протекающему через компоненты двигателя в долях секунды после включения питания двигателя. В течение этого короткого промежутка времени ток быстро нарастает и спадает до того, как какая-либо из частей двигателя действительно начнет двигаться, и система перейдет к динамическому электрическому равновесию, в течение которого достигается установившийся ток.
Повторяющиеся короткие всплески тока со значениями силы, во много раз превышающими установившееся состояние, представляют собой потенциальное нарушение работы системы, поскольку они могут привести к ненужному срабатыванию неисправных устройств в виде «ложной тревоги».
Характеристики двигателя, такие как постоянный ток, изменение источника питания и осветительные балласты, могут увеличить величину пускового тока. Вам может потребоваться знать значение этого тока, чтобы вы могли оборудовать свой двигатель правильным ограничителем пускового тока, чтобы защитить его от срабатывания, упомянутого выше, например, как устройство защиты от перенапряжения в бытовом удлинителе.
Обычно требуется знать максимальную выходную мощность двигателя и входное напряжение. Другая полезная информация включает время сброса, однофазную или трехфазную схему, величину емкости, сопротивления и КПД двигателя.
Для таких задач обычно используются отношения:
V пик = I в R, где V пик = √2 (V)
Например, предположим, что у вас есть двигатель с входным напряжением 200 В и минимальным сопротивлением 15 Ом.
Шаг 1. Соберите переменные
В этой задаче у вас нет энергии или емкости, но у вас есть напряжение и сопротивление. Таким образом, представляющее интерес уравнение является первым из приведенных выше, или:
Шаг 2: Расчет пускового тока
Шаг 3: Интерпретация результатов
Это означает, что любые элементы двигателя, которые срабатывают для остановки при таких высоких значениях силы тока может вызвать проблемы при запуске, и вам может потребоваться изменить такие параметры, как напряжение и сопротивление.
Калькулятор запуска двигателя — нарушение напряжения
Запуск асинхронного двигателя при полном напряжении (также известный как запуск через линию или прямой запуск от сети) имеет нежелательный эффект, заключающийся в потреблении в пять-десять или более раз тока полной нагрузки. . Обычно этот пусковой ток сохраняется до тех пор, пока двигатель не достигнет синхронной скорости (номинальной скорости). Асинхронные двигатели в пусковых условиях имеют чрезвычайно низкий коэффициент мощности около 10-30%. Сочетание большого пускового тока и низкого коэффициента мощности вызовет большое падение напряжения на полном сопротивлении системы.
Следующие ниже калькуляторы можно использовать для расчета падения пускового напряжения двигателя и пускового тока включения трехфазного асинхронного двигателя с использованием предположения о бесконечности источника, а также при наличии данных импеданса источника электросети.
Калькулятор пускового тока двигателя и падения напряжения
Используйте указанный ниже калькулятор, если полное сопротивление источника электросети или генератора неизвестно. .
Используйте калькулятор ниже, если известно полное сопротивление источника электросети или генератора .Этот калькулятор даст более точные результаты по сравнению с приведенным выше, который не учитывает полное сопротивление источника питания. Прочтите расчет импеданса источника в энергосистемах для получения дополнительной информации о расчете MVA короткого замыкания.
NEMA определяет конструктивные буквы для обозначения крутящего момента, скольжения и пусковых характеристик трехфазных асинхронных двигателей.
Конструкция A : Эти двигатели аналогичны двигателям типа «B», за исключением того, что пусковые токи для двигателей конструкции A не ограничиваются NEMA.
Конструкция B : Это промышленные двигатели общего назначения с низким пусковым током, нормальным крутящим моментом и скольжением (около 3%). Они используются для многих обычных промышленных нагрузок (вентиляторы, HVAC и т. Д.).
Конструкция C : Эти двигатели обладают высоким пусковым моментом, низким пусковым током и малым скольжением. Эти двигатели могут использоваться для тяжелых пусковых нагрузок.
Конструкция D : Эти двигатели обладают очень высоким пусковым моментом, большим скольжением и низким пусковым током.Двигатели конструкции D доступны со скольжением от 5 до 8% и от 8 до 13%.
Буквы кодаNEMA приведены ниже для удобства.
Буквенный код NEMA
Данные типовой паспортной таблички двигателя
Для более подробного обсуждения запуска асинхронного двигателя и соответствующих уравнений для расчета падения напряжения и пускового тока щелкните здесь.
Пусковые и рабочие токи двигателя и руководство по номинальным значениям
Предупреждение : Следующая статья основана на таблицах, стандартах и номенклатуре Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA).Это несколько отличается от индийской и европейской практики. Обозначения классов применимы только к двигателям, совместимым с NEMA, которые используются только в США. Однако логика и схема расчетов везде одинаковы. Поэтому читателя предупреждают, что необходимо следовать только логической последовательности вычислений.Когда типичные асинхронные двигатели находятся под напряжением, ток, намного превышающий нормальный рабочий ток, врывается в двигатель, чтобы создать магнитное поле, окружающее двигатель, и преодолеть недостаток углового момента двигателя и его нагрузки.Когда двигатель увеличивается до скорости скольжения, потребляемый ток спадает, чтобы соответствовать (1) току, необходимому при подаваемом напряжении для питания нагрузки, и (2) потерям на сопротивление воздуха и трение в двигателе, а также в системе нагрузки и передачи. Двигатель, работающий со скоростью скольжения и подающий в качестве нагрузки мощность, указанную на паспортной табличке, должен потреблять ток, указанный на паспортной табличке, и этот ток должен удовлетворять уравнению
Мощность в лошадиных силах = ( напряжение X ток X коэффициент мощности X КПД двигателя X √ 3 ) /746Типичные индукционные двигатели
имеют пусковой коэффициент мощности от 10 до 20 процентов и коэффициент мощности при работе при полной нагрузке от 80 до 90 процентов.Меньшие типичные асинхронные двигатели демонстрируют рабочий КПД при полной нагрузке примерно 92 процента, тогда как большие типичные асинхронные двигатели демонстрируют рабочий КПД при полной нагрузке примерно 97,5 процента.Поскольку производится много типов асинхронных двигателей, пусковой ток отдельного двигателя важен при проектировании системы электропитания для этого двигателя. Для этого на паспортной табличке каждого двигателя есть кодовая буква, указывающая номинальную пусковую нагрузку двигателя в киловольтамперах / лошадиных силах.Таблица этих кодовых букв и их значений в приблизительной кВА и лошадиных силах показана в следующей таблице.
| Буквенный код на заводской табличке двигателя | кВА на л.с. с заблокированным ротором | ||||||||||||||||||||||||||||
| 9025 | |||||||||||||||||||||||||||||
| 9025 3 | |||||||||||||||||||||||||||||
. Из-за перечисленных выше элементов двигатели, которые производят постоянные нагрузки в кВА, предъявляют к системе электроснабжения необычные требования по сравнению с требованиями постоянных киловаттных нагрузок.Для их запуска система максимальной токовой защиты должна обеспечивать протекание пускового тока, также называемого током заторможенного ротора, в течение нормального периода пуска, а затем максимальный ток при работе двигателя должен быть ограничен приблизительно до номинального тока полной нагрузки на паспортной табличке. Если длительность тока заторможенного ротора слишком велика, двигатель будет перегреваться из-за тепловыделения I2R, а если длительное потребление тока двигателем слишком велико, двигатель также будет перегреваться из-за нагрева I2R. Национальный электротехнический кодекс устанавливает ограничения как для пускового тока, так и для рабочего тока, а также предоставляет методологию для определения силы тока выключателя-разъединителя двигателя и номинальной мощности в лошадиных силах.
В таблице 430-152 Национального электротехнического кодекса указаны максимальные настройки устройств максимального тока перед ответвленной цепью двигателя, а части этой таблицы воспроизведены ниже
| Двухэлементное время плавкий предохранитель | Мгновенный и магнитный выключатель | ||||||
| Трехфазный короткозамкнутый двигатель | |||||||
| Например, трехфазный двигатель мощностью 50 л.с., конструкция B, 460 В, имеет ток полной нагрузки 65 А при 460 В.Максимальный номинал выключателя с обратнозависимой выдержкой времени, защищающего параллельную цепь двигателя, составляет 65 А x 250% или 162,5 А. Следующим по величине стандартным номиналом является 175 А (США), поэтому 175 А — это максимальный номинал, который можно использовать для защиты цепи двигателя. | |||||||
На следующих рисунках показаны расчеты, необходимые для конкретных типов двигателей при проектировании электрических цепей, чтобы позволить этим нагрузкам запускаться и продолжать защищать их во время работы.
Таблица токов полной нагрузки для трехфазных асинхронных двигателей переменного тока (часть таблицы 430-150 NEC).
