Пусковые токи электродвигателей: особенности, расчет и защита цепей

Что такое пусковой ток электродвигателя. Как рассчитать пусковой ток. Какие существуют способы защиты цепей от пусковых токов. Какие требования предъявляет НЭК к защите электродвигателей.

Что такое пусковой ток электродвигателя

Пусковой ток — это кратковременный ток повышенной величины, возникающий в момент пуска электродвигателя. Его основные особенности:

• Возникает в первые доли секунды после включения двигателя
• Может в 5-7 раз превышать номинальный ток двигателя
• Длится около 0,5-2 секунд, пока ротор не наберет обороты
• Необходим для преодоления инерции ротора и создания начального вращающего момента

Почему возникает такой большой пусковой ток? При пуске ротор неподвижен, и в обмотках статора индуцируется ЭДС, близкая к напряжению сети. Это приводит к резкому увеличению тока.

Как рассчитать пусковой ток электродвигателя

Для расчета пускового тока используют следующие формулы:

1. Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: I _пуск = k * I_ном где k — кратность пускового тока (4-7 для стандартных двигателей)
2. Для двигателей постоянного тока: I_пуск = U / R_я где U — напряжение питания, R_я — сопротивление якоря

Точное значение пускового тока зависит от конструкции двигателя и указывается производителем в паспорте.

Способы снижения пусковых токов

Большие пусковые токи нежелательны, так как вызывают просадку напряжения в сети. Для их снижения применяют следующие методы:

• Плавный пуск с помощью устройств плавного пуска
• Частотный пуск с помощью преобразователей частоты
• Пуск через автотрансформатор с пониженным напряжением
• Переключение обмоток двигателя со звезды на треугольник
• Использование пусковых реостатов в цепи ротора

Выбор метода зависит от мощности двигателя и особенностей привода.

Требования НЭК к защите цепей электродвигателей

Национальный электротехнический кодекс (НЭК) предъявляет следующие требования к защите цепей электродвигателей:

• Защита от токов короткого замыкания и замыкания на землю должна быть обеспечена для питающей и ответвленной цепи двигателя
• Необходима защита от перегрузки для каждой фазы
• Устройства защиты должны выдерживать пусковые токи без ложных срабатываний
• Допускается увеличение уставок защиты до 400% от номинального тока для двигателей до 100 А

Правильный выбор защитных устройств позволяет обеспечить надежную работу электропривода.

Выбор автоматических выключателей для защиты электродвигателей

При выборе автоматических выключателей для защиты цепей электродвигателей необходимо учитывать следующие факторы:

1. Номинальный ток двигателя
2. Пусковой ток двигателя
3. Время пуска двигателя
4. Режим работы (S1, S2, S3 и т.д.)
5. Требования НЭК по кратности токов срабатывания

Алгоритм выбора автоматического выключателя:

1. Определить FLC (ток полной нагрузки) двигателя по таблицам 430.247-430.250 НЭК
2. Найти максимальную уставку по таблице 430.52 НЭК
3. Умножить FLC на значение из таблицы 430.52
4. Округлить до ближайшего стандартного номинала по таблице 240.6(A)

При недостаточности полученного значения для пуска двигателя допускается увеличение до 400% для токов до 100 А и до 300% для токов более 100 А.

Особенности применения предохранителей для защиты электродвигателей

Предохранители также могут применяться для защиты цепей электродвигателей. Их особенности:

• Обеспечивают быстрое отключение при коротких замыканиях
• Имеют характеристику с задержкой срабатывания для пропуска пусковых токов
• Требуют правильного выбора номинала и типа для конкретного двигателя
• Не обеспечивают защиту от длительных небольших перегрузок

При выборе предохранителей следует руководствоваться рекомендациями производителя двигателя и требованиями НЭК.

Влияние пусковых токов на работу электрической сети

Большие пусковые токи электродвигателей могут оказывать негативное влияние на работу электрической сети:

• Вызывают кратковременные просадки напряжения
• Увеличивают потери энергии в проводниках
• Создают помехи для чувствительного электронного оборудования
• Могут приводить к ложным срабатываниям защит

Для минимизации этих эффектов применяют следующие меры:

1. Увеличение мощности питающей сети
2. Использование устройств плавного пуска
3. Применение специальных пусковых устройств
4. Секционирование нагрузок

Правильный выбор способа пуска позволяет снизить негативное влияние на сеть.

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.

Как определить ток электродвигателя – таблица токов

Определение:

Номинальный ток — это допустимые производителем рабочий ток трехфазного электродвигателя для токопроводящих деталей и нагрева изоляции, при котором электромеханическое устройство работает продолжительное время без перегрева обмотки.

Пусковой ток — это потребляемый электрическим устройством максимальный входной импульсный ток при запуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Вот почему, пусковые токи электродвигателей больше номинальных и могут превышать их в несколько и более раз.

Ток холостого хода электродвигателя — это режим работы без нагрузки на валу от присоединяемого привода. В данном режиме потребляется меньше электрической энергии и поэтому исключено повышение температур выше заявленных изготовителем, что позволит провести диагностику и определить исправность устройства. Ток асинхронного двигателя на холостом ходу в зависимости от мощности и оборотов электромотора составляет 20 — 95% от номинального.

Для того чтобы самостоятельно определить ток электродвигателя без измерений нужно на корпусе устройства найти информационную табличку о токах, мощности, оборотах и напряжению. Если шильдик поврежден — найдите паспорт электромотора. В нем производитель указывает основные параметры: номинальные и пусковые токи асинхронного двигателя.

Если информация по характеристикам отсутствует и найти ток нагрузки электродвигателя не получилось, воспользуйтесь статьей — как определить мощность и обороты электродвигателя без бирки.

Как определить ток электродвигателя если известна мощность?

Как найти номинальный ток двигателя

Зная паспортную мощность, не составит труда рассчитать значения токов электродвигателя. Допустим, нам не известен номинальный ток двигателя 45 кВт – как в таком случае определить ток двигателя по мощности? При подключении к трехфазной сети 380 Вольт определение тока производится по формуле точного расчета:

Iн = 45000/√3(380*0,92*0,85) = 45000/514,696 = 87,43А

• Iн — сила тока асинхронного двигателя
• Pн — номинальная мощность двигателя 45 киловатт
• √3 — квадратный корень из трех = 1,73205080757
• Uн — напряжение сети 380В
• η — коэффициент полезного действия 92% (в расчетах 0,92)
• сosφ — коэффициент мощности 0,85

 

Как определить номинальный ток электродвигателя, если коэффициент мощности и КПД неизвестны? В этой ситуации, найти номинальный ток двигателя с небольшой погрешностью мы сможем по соотношению – два ампера на одни киловатт. Определить силу тока электродвигателя используя формулу:

Как определить пусковой ток двигателя

Пусковые токи электродвигателей, можно найти и рассчитать по формуле:

Iп — значение тока при запуске асинхронного двигателя, которое необходимо узнать

Iн — уже рассчитанный номинальный ток

К — кратность пускового тока двигателя (найти в паспорте)

Как определить ток электродвигателей АИР?

Если известна маркировка, например у электромотора АИР200L4 Iн = 84,9 Ампер, а соотношение тока Iп/Iн = 7,2. Найдите значение токов в таблицах:

Пусковые токи асинхронного двигателя 3000 об/мин – таблица 1

Электродвигатель	Iн, А	Iп/Iн	Мотор	Iн, А	Iп/Iн
АИР56A2	0,5	5,3	АИР160M2	34,7	7,5
АИР56B2	0,73		АИР180S2	41
АИР63А2	1	5,7	АИР180M2	55,4
АИР63B2	2,05		АИР200M2	67,9
АИР71A2	1,17	6,1	АИР200L2	82,1
АИР71B2	2,6	6,9	АИР225M2	100,0
АИР80A2	3,46	7	АИР250S2	135	7
АИР80B2	4,85		АИР250M2	160	7,1
АИР90L2	6,34	7,5	АИР280S2	195	6,6
АИР100S2	8,2		АИР280M2	233	7,1
АИР100L2	11,1		АИР315S2	277
АИР112M2	14,9		АИР315M2	348
АИР132M2	21,2		АИР355S2	433
АИР160S2	28,6		АИР355M2	545

Пусковые токи электродвигателей 1500 об/мин – таблица 2

Двигатель	Iн, А	Iп/Iн	Электромотор	Iн, А	Iп/Iн
АИР56A4	0,5	4,6	АИР160S4	30	7,5
АИР56B4	0,7	4,9	АИР160M4	36,3
АИР63A4	0,82	5,1	АИР180S4	43,2
АИР63B4	2,05		АИР180M4	57,6	7,2
АИР71A4	1,17	5,2	АИР200M4	70,2
АИР71B4	2,05	6	АИР225M4	103
АИР80A4	2,85		АИР250S4	138,3	6,8
АИР80B4	3,72		АИР250M4	165,5
АИР90L4	5,1	7	АИР280S4	201	6,9
АИР100S4	6,8		АИР280M4	240
АИР100L4	8,8		АИР315S4	288
АИР112M4	11,7		АИР315M4	360
АИР132S4	15,6		АИР355S4	360
АИР132M4	22,5		АИР355M4	559

 

Номинальный ток двигателя 1000 об/мин – таблица 3

Электродвигатель	Iн, А	Iп/Iн	Мотор	Iн, А	Iп/Iн
АИР63A6	0,8	4,1	АИР160M6	31,6	7
АИР63B6	1,1	4	АИР180M6	38,6
АИР71A6	1,3	4,7	АИР200M6	44,7
АИР71B6	1,8		АИР200L6	59,3
АИР80A6	2,3	5,3	АИР225M6	71
АИР80B6	3,2	5,5	АИР250S6	86
АИР90L6	4		АИР250M6	104
АИР100L6	5,6	6,5	АИР280S6	142	6,7
АИР112MA6	7,4		АИР280M6	169
АИР112MB6	9,75		АИР315S6	207
АИР132S6	12,9		АИР315M6	245
АИР132M6	17,2		АИР355S6	292
АИР160S6	24,5		АИР355M6	365

Номинальные токи электродвигателей 750 об/мин – таблица 4

Эл двигатель	Iн, А	Iп/Iн	Электромотор	Iн, А	Iп/Iн
АИР71B8	1,1	3,3	АИР180M8	34,1	6,6
АИР80A8	1,49	4	АИР200M8	41,1
АИР80B8	2,17		АИР200L8	48,9
АИР90LA8	2,43		АИР225M8	60	6,5
АИР90LB8	3,36	5	АИР250S8	78	6,6
АИР100L8	4,4		АИР250M8	92
АИР112MA8	6	6	АИР280S8	111	7,1
АИР112MB8	7,8		АИР280M8	150	6,2
АИР132S8	10,3		АИР315S8	178	6,4
АИР132M8	13,6		АИР315M8	217
АИР160S8	17,8		АИР355S8	261
АИР160M8	25,5	6,5	—	—	—

 * Для перехода ко всем характеристикам товара — нажмите на маркировку.

 

Таблица токов холостого хода асинхронного электродвигателя

Ток холостого хода асинхронного двигателя – таблица 5

Мощность электродвигателя, кВт	Процентное соотношение от номинального тока
	Токи асинхронного двигателя на холостом ходу при известной частоте вращения вала, об/мин
	3000	1500	1000	750	600	500
0,12 — 0,55	60	75	85	90	95	—
0,75 — 1,5	50	70	75	80	85	90
2,2 — 5,5	45	65	70	75	80	85
7,5 — 11	40	60	65	70	75	80
15 — 22	30	55	60	65	70	75
30 — 55	20	50	55	60 %	65	70
75 — 110	20	40	45	50	55	60

Чтобы рассчитать ток при холостом ходе двигателя 55 кВт — в правой колонке таблице найдите нужную мощность, а в левом номинальную скорость вращения, например 750 оборотов. Руководствуясь данными из таблицы токов холостого хода мы получаем значение в 60 процентов от номинального. Итого: ток холостого хода будет равен 4,26 Ампер.

Не получилось определить силу тока двигателя?

Если у Вас не получилось самостоятельно рассчитать ток трехфазного электродвигателя или Вы не смогли найти мотор из каталога с нужными параметрами — обратитесь к нам для получения бесплатной консультации. Мы всегда готовы помочь правильно подобрать и купить электродвигатель АИР под технический процесс Вашего производства.

Редукторы, мотор-редукторы: ООО «Приводные технологии»

+7 (495) 369- 04- 89 +7 (910) 726- 725- 4 +375 (17) 272- 04- 08 +375 (29) 61- 787- 61 [email protected]

Редукторы, мотор-редукторы, редукторные механизмы:
червячные редукторы, цилиндрические редукторы, конические редукторы,
планетарные редукторы. Бытовая и промышленная приводная техника:
мини редукторы, электродвигатели, двигатели постоянного тока, DC моторы,
шаговые двигатели, устройства плавного пуска, частотные преобразователи.
Вариаторы, мотор-барабаны, редукторы для смесителей, сервоприводы.

о компании
Приводные Технологии — развивающаяся компания малого бизнеса, основным видом деятельности которой является производство, маркетинг и промоушинг, бытовой и промышленной, доступной и надежной приводной техники. Интеграция новейших технологий современного редукторостроения к отечественным условиям производства, — особенность наших технических решений, предлагаемых рынку. Современные запросы приводов стали более требовательны к механической передаточной части, к подводимому электрическому оборудованию, к последующим приводным муфтам и др. Наши предложения редукторных мини-моторов, редукторных узлов и силовых передаточных машин предназначены для эксплуатации в разных отраслях, для достижения различных целей, с любым набором требований и т.д. Помимо всего этого, имеется широкий выбор электрических устройств для оперативного контроля и регулирования режимов работы привода, — так называемая, область приводной электроники. подробнее
новости и статьи Мотор-редукторы Bauer Gear Motor GmbH 09.04.2014 На сегодняшний день из-за санкционных режимов поставка данной продукции невозможна, следует продумать варианты по подбору соответствующего аналога. Совершенная и качественная приводная техника немецкого производителя Bauer Gear Motor GmbH. широко … подробнее Мотор-редукторы Getriebebau NORD Drive Systems GmbH & Co. KG (Германия) 02.04.2013 На сегодняшний день из-за санкционных режимов поставка данной продукции возможна при запросе большой партии, при потребности в единичных экземплярах следует продумать варианты по подбору соответствующего аналога. Представляем продукцию одного из … подробнее Предлагаем электродвигатели со встроенным электромагнитным тормозом в кратчайшие сроки 09. 08.2021 В связи с возрастающей тенденцией и согласно многочисленных рекомендаций предусматривать в устройствах и механизмах дополнительные меры безопасности, предлагаем асинхронные электродвигатели переменного тока, со встроенным электромагнитным тормозом … подробнее Электродвигатели и технические решения IP66 для наружного использования 05.05.2020 Проекты по автоматизации процессов не всегда заключены в закрытых сухих помещениях, иногда приводной механизм должен непрерывно функционировать на улице, постоянно соприкасаясь с осадками , в жару и в холод. Наружное применение привода всегда … подробнее ещё новости и статьи…		новое на сайте DC мотор редуктор 2DC15W-GN / 2GN20 ~ 180 (15 Ватт) 10 об/мин … 90 об/мин DC мини мотор редуктор 2DC15W-GN / 2GN20 ~ 180 (15 Ватт) — компактный электромеханический привод постоянного тока, вращательное усилие на конце выходного вала: 1,7 Нм ~ 5. 0 Нм. Степень защиты IP44. Температура эксплуатации: -10С — + 40С. Влажность … Кубическо-шариковые винтовые домкраты DMD10 Максимальные статические нагрузки – 10kN; Размер винта – TR20x5; Передаточное число — 5:1 и 20:1; Ход за 1 оборот – 1.0 мм и 025 мм соответственно; Материал корпуса – ковкий чугун; Вес домкрата (без штока) – 6кг; Вес 100мм штока с защитной трубой – … Высокоэффективные винтовые домкраты DMT-1T 5:1, 10:1 и 20:1 Максимальные статические нагрузки – 1т.; Размер винта – TR24x5; Передаточное число — 5:1, 10:1 и 20:1; Ход за 1 оборот – 1.0 мм, 0.5 мм и 025 мм соответственно; Условное обозначение Размер винта Передаточное число Ход винта за 1 оборот Входная … Высокоэффективные винтовые домкраты DMT-0.5T 5:1, 10:1 и 20:1 Максимальные статические нагрузки – 0.5т.; Размер винта – TR20x5; Передаточное число — 5:1 и 10:1; Ход за 1 оборот – 1.0 мм, 0.5 мм и 025 мм соответственно; Условное обозначение Размер винта Передаточное число Ход винта за 1 оборот Входная скорость . ..

* Копирование информации с сайта запрещено законом об авторском праве.

© 2022 Приводные технологии

Российская Федерация
+7 (495) 369-04-89
+7 (910) 726-725-4 (МТС) Смоленск

                                        

Республика Беларусь
+375 17 272-04-08 (т/ф) Минск
+375 29 61-787-61 (Velcom) Минск

                                        

tech-privod.com

Сайт работает на платформе Nestorclub.com

Основные сведения о пусковых (пусковых) токах двигателей и статья NEC 430.52

Основные сведения о пусковых (пусковых) токах двигателей и статья NEC 430.52

Национальный электротехнический кодекс 2017 г.

Автор: Stan Turkel | 05 марта 2019 г.

Пусковой ток, также называемый «током заторможенного ротора», представляет собой чрезмерный ток, протекающий внутри двигателя и его проводников в течение первых нескольких мгновений после включения (включения) двигателя. Это потребление тока иногда называют «током заторможенного ротора», потому что ток, необходимый при запуске, чтобы начать вращение невращающегося обесточенного вала двигателя, очень похож на экстремальное потребление тока в моменты, когда двигатель перегружен до предела. В обоих случаях потребляемый ток таков, что требуется, когда двигатель пытается преодолеть холостой вал двигателя.

Устройства перегрузки по току, защищающие двигатель и его схемы, должны выдерживать этот кратковременный, , но экстремальный всплеск тока, при этом обеспечивая соответствующую защиту от замыканий на землю и условий перегрузки двигателя.

Это может быть прекрасной чертой для ходьбы.

Пусковой ток двигателя является необходимым условием перегрузки

Итак, что такое пусковой ток двигателя? При первом включении двигателя переменного тока в цепи, питающей двигатель, возникает чрезмерный ток, значительно превышающий уровни тока, указанные на паспортной табличке двигателя. Высокое сопротивление часто встречается при запуске двигателя из статического (холостого) положения, и для начала вращения вала двигателя необходимо чрезмерное потребление тока.

 

Часто во время начального полупериода электрического тока при запуске двигателя (Примечание: полупериод в электрической системе с частотой 60 Гц равен 1/120 секунды продолжительности времени) пусковые токи достигают уровней В 20 раз больше, чем обычные уровни тока, возникающие при нормальной рабочей скорости двигателя. После этого начального броска тока двигатель начинает вращаться. В этот момент начальный пусковой ток спадает, уменьшаясь до уровня тока, равного 4-8-кратному нормальному рабочему току для этого двигателя. Этот уменьшенный, но все же сильно завышенный ток поддерживается лишь кратковременно, поскольку двигатель быстро достигает полной рабочей скорости, после чего ток падает до своего нормального рабочего уровня.

 

Пусковой ток и компоненты двигателя

При рассмотрении пускового тока полезно понять, что происходит внутри асинхронного двигателя переменного тока при первом включении. Мы знаем, что обмотки статора находятся под напряжением сразу после подачи питания. Переменный ток (AC), подаваемый на эту обмотку, создает переменное магнитное поле, а затем индуцирует это поле в роторе.

 

Разница в магнитных полях между обмоткой статора (стационарная группа медных обмоток внутри двигателя) и обмоткой ротора (обмотка вращающегося вала) вносит наибольший вклад в начальный пусковой ток при запуске. Как только ротор начинает вращаться, а затем догоняет магнитное поле статора, разница между двумя полями уменьшается, и пусковой ток падает пропорционально.

Конечно, мы знаем, что стандартный асинхронный двигатель переменного тока всегда имеет степень скольжения или ; два магнитных поля никогда полностью не синхронизируются, поскольку ротор всегда в некоторой степени отстает от поля обмотки статора. Это «скольжение» двигателя определяется как процентов от скольжения , а конечный крутящий момент, передаваемый валом двигателя, является результатом магнитной силы, индуцированной на валу двигателя, за вычетом этого скольжения.

 

Защита цепей двигателя

Национальный электротехнический кодекс требует нескольких уровней защиты при установке систем управления двигателем. Эта защита необходима для цепи питания двигателя ( защита от короткого замыкания и замыкания на землю ), ответвленной цепи двигателя ( защита от короткого замыкания и замыкания на землю ), а также защита двигателя от перегрузки, где ток течет к двигатель измеряется на каждой отдельной фазе цепи, питающей этот узел двигателя.

Понимание потенциального пускового тока двигателя (пусковой ток), в дополнение к номинальному напряжению двигателя, номинальной мощности (л.с.) и номинальному току при полной нагрузке (FLA) в сочетании с NEC, дает нам информация, необходимая для правильного подбора защиты от перегрузки по току/перегрузке для данного двигателя.

Хотя мы хотим, чтобы OCPD (устройство защиты от перегрузки по току), , будь то автоматический выключатель или предохранитель , обеспечивало максимальную защиту от короткого замыкания и перегрузки, нам также нужно игнорировать эти защитные устройства, в течение короткого периода времени, неизбежный пусковой ток, возникающий при запуске двигателя.

Автоматические выключатели с обратнозависимой выдержкой времени и предохранители с задержкой срабатывания, доступные для использования с разрешения, приведенного в 430.52 NEC, делают возможной эту защиту от короткого замыкания на землю в сочетании с защитой от перегрузки . Как автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени, так и предохранитель с выдержкой времени рассчитаны на то, чтобы выдерживать эти огромные пусковые токи в течение нескольких сотых долей секунды, необходимых для прохождения начального запуска двигателя. Выключатели с обратнозависимой выдержкой времени достигают этого за счет использования атрибута, называемого «кривой срабатывания», который, по существу, позволяет экстремальному, преувеличенному току оставаться на выключателе в течение до полсекунды или дольше, при этом все еще выполняя мгновенное отключение контактов выключателя, когда обнаружено прямое протекание тока короткого замыкания на землю.

 

Увеличение тока предохранителя или автоматического выключателя в диапазоне от 225 % до 400 % номинального тока цепи, доступное в Таблице 430. 52, мало что делает для сопротивления вышеупомянутому пусковому току. Однако , это позволило увеличить размер устройства перегрузки по току (автоматического выключателя или предохранителя), но поддерживает цепь в течение нескольких секунд сразу после этого начального пускового тока, поскольку ток спадает и снижается до нормального рабочего тока.

Встроенные свойства задержки, присутствующие в этих двух типах устройств максимального тока, в сочетании с увеличением размера, разрешенным для этих же устройств (разрешенным в T430.52), позволяют ответвленной цепи двигателя выдерживать мгновенная бомбардировка экстремальными пусковыми токами, возникающими при запуске двигателя.

Следующее руководство поможет вам сделать правильный выбор защиты CB.

Для стандартной защиты от короткого замыкания с помощью автоматического выключателя с обратнозависимой выдержкой времени мы используем следующее:

1. Используйте таблицы с 430.247 по 430. 250 для определения FLC двигателя. (Обратите внимание, что мы не используем информацию с паспортной таблички двигателя).
2. Из таблицы 430.52 находим правильное максимальное значение уставки для стандартной защиты от короткого замыкания
3. Умножаем FLC двигателя на значение в таблице 430.52
4. Мы округляем ближайший стандартный рейтинг, указанный в Таблице 240.6(A).

В соответствии с разделом Кодекса 430.52(C)(1)(c) мы находим исключение из разрешений, предоставленных для определения параметров автоматического выключателя с обратнозависимой выдержкой времени, указанных в Таблице 430.52. Читаем: Если номинал автоматического выключателя, определенный T430.52, недостаточен для пускового тока (пускового тока), испытываемого двигателем, электрику разрешается еще больше увеличить размер автоматического выключателя, до максимального 400% для нагрузок, которые не превышают 100 ампер. И максимум до 300% для нагрузок, которые больше 100 ампер.

Плавкие предохранители, используемые вместо автоматических выключателей

Что касается предохранителей, выбранных в качестве устройства максимального тока, вместо автоматического выключателя с обратнозависимой выдержкой времени, мы по-прежнему используем Таблицу 430.52 для начального выбора, но существуют дополнительные и более строгие правила, которые существуют для увеличения размеров этих предохранителей за пределами Таблицы. , чтобы преодолеть пусковой ток. Эти дополнительные правила и ограничения приведены в разделе Кодекса 430.52(C)(1).

Промышленные пускатели двигателей и методы пуска ~ Изучение электротехники

Что такое пускатели двигателей?

Пускатель электродвигателя — это электромеханическое устройство, которое используется для запуска и остановки электродвигателя вручную или автоматически. Они также обеспечивают защиту двигателя от перегрузки. Таким образом, пускатель двигателя имеет две основные функции: (i) автоматическое или ручное переключение питания на двигатель (ii) защита электродвигателя от перегрузки.

Зачем электродвигателю нужен пускатель?

Когда двигатель включен или запущен, сначала протекает очень большой ток – в пять-десять раз больше тока полной нагрузки. Возникающий в результате переходный процесс с большим начальным током известен под разными названиями — пусковой ток, пусковой ток или ток заторможенного ротора. Этот импульсный ток падает по мере того, как двигатель разгоняется до рабочей скорости. Поэтому необходим стартер для ограничения этого начального большого пускового тока для защиты двигателя и ограничения вторичного воздействия на другие объекты, подключенные к той же системе электропитания, что и двигатель.

Для уменьшения пускового тока в соответствии с местными законами и правилами используются различные методы пуска. Естественно, при пуске электродвигателя главной задачей является предотвращение больших падений напряжения в сети, которые могут отрицательно повлиять на другие электронные системы или пользователей.

Типы пускателей электродвигателей и методы пуска

Существуют различные типы методов пуска промышленных двигателей, однако в приведенном ниже списке перечислены наиболее распространенные типы, которые обычно используются:

(i) Прямой пуск (DOL), применяемый в пускателях двигателей прямого пуска

(ii) Пуск звезда-треугольник, применяемый в пускателях двигателей звезда-треугольник

(iii) Пуск от автотрансформатора, применяемый в автоматическом режиме -трансформаторы Пускатели двигателей

(iv) Плавный пуск, применяемый в плавных пускателях двигателей

(v) Пуск с преобразователем частоты, применяемый в пускателях двигателей с преобразователем частоты

Большинство ручных пускателей двигателей, используемых для малых и средних электродвигателей (однофазные и фаза) являются пускателями DOL. Пускатели двигателей DOL, звезда-треугольник и автотрансформатор часто называются магнитными пускателями двигателей, поскольку в их работе используется принцип электромагнетизма.

Прямой пуск

Прямой пуск означает, что двигатель запускается путем его прямого подключения к источнику питания при номинальном полном напряжении. Прямой пуск (DOL) подходит для стабильных поставок и систем с механически жесткими и правильно подобранными валами, и насосы являются примерами таких систем. Прямой пуск — это самый простой, дешевый и наиболее распространенный метод пуска однофазных и трехфазных двигателей переменного тока малой и средней мощности. состоят из контактора и защиты от перегрузки, такой как тепловое реле. Простая стартовая конфигурация DOL показана ниже:

Пуск по схеме звезда-треугольник

Этот метод пуска обычно используется в трехфазных асинхронных двигателях. Основная цель этого метода пуска – уменьшить пусковой ток. В пусковом положении подача тока на обмотки статора соединена звездой (Y) для пуска. В рабочем положении подача тока снова подключается к обмоткам треугольником (Δ) после того, как двигатель наберет скорость.

Обычно низковольтные двигатели мощностью более 3 кВт конфигурируются для работы либо при 400 В при соединении треугольником (Δ), либо при 690 В при соединении звездой (Y). Гибкость, обеспечиваемая этой конструкцией, обычно используется для запуска двигателя при более низком напряжении. Соединения звезда-треугольник обеспечивают низкий пусковой ток, составляющий примерно одну треть от тока прямого пуска. Пускатели звезда-треугольник особенно подходят для высоких моментов инерции, когда нагрузки включаются после полной скорости нагрузки.

Ниже представлена ​​типовая конфигурация пускателя двигателя по схеме звезда-треугольник:

Пуск с автотрансформатора

Автотрансформаторный пуск использует автотрансформатор, включенный последовательно с двигателем во время пуска. Автотрансформатор содержит трансформаторы, часто имеющие два редуктора напряжения, которые снижают напряжение для обеспечения пуска при низком напряжении путем отвода вторичного напряжения автотрансформатора, обычно примерно на 50–80 % от полного напряжения. Используется только одно ответвление, в зависимости от требуемого пускового момента/тока. Конечно, снижение напряжения на двигателе приведет к уменьшению тока и крутящего момента заблокированного ротора, но этот метод обеспечивает максимально возможный крутящий момент двигателя на линейный ампер.

В любой момент времени на двигатель не подается питание, поэтому он не будет терять скорость, как в случае пуска по схеме звезда-треугольник. Время переключения между пониженным и полным напряжением можно регулировать в соответствии с конкретными требованиями.

Плавный пуск

Устройство плавного пуска — это устройство, обеспечивающее плавный пуск двигателя. Устройства плавного пуска основаны на полупроводниках через силовую цепь и цепь управления, эти полупроводники снижают начальное напряжение двигателя. Это приводит к снижению крутящего момента двигателя.

В процессе пуска устройство плавного пуска постепенно увеличивает напряжение двигателя, что позволяет двигателю разогнать нагрузку до номинальной скорости, не вызывая высоких крутящих моментов или пиков тока. Устройства плавного пуска также можно использовать для управления остановкой процессов.

Преобразователь частоты пусковой

Преобразователи частоты предназначены для непрерывного питания двигателей, но могут использоваться и только для пуска.

Преобразователь частоты позволяет использовать низкий пусковой ток, поскольку двигатель может развивать номинальный крутящий момент при номинальном токе от нуля до полной скорости. Преобразователи частоты постоянно дешевеют. В результате они все чаще используются там, где ранее применялись устройства плавного пуска. Реализация пускателя двигателя с преобразователем частоты показана ниже:

Сравнение распространенных пускателей двигателей

Здесь показано сравнение различных пускателей двигателей, описанных выше. Каждый метод запуска двигателя имеет свои преимущества и недостатки, которые приведены в таблице ниже:

Метод запуска	Преимущества	Недостатки
Прямая связь (DOL)	·       Простой и экономическая эффективность.        ·       Безопасный запуск.        ·       Максимально возможное пусковой         крутящий момент	Высокий ток с заблокированным ротором
Звезда-треугольник Пуск	Уменьшение тока заторможенного ротора в 3 раза.	· Высокая импульсы тока                                                      со звезды на треугольник.        · Нет подходит, если нагрузка имеет малую инерцию.        · Уменьшенный заблокированный ротор                крутящий момент.
Автотрансформатор	Сокращение ток заблокированного ротора на V 2 , где V – снижение напряжения, например, 60% = 0,60.	·       Импульсы тока при переключении с пониженного на полное напряжение.        ·       Уменьшено заблокирован-                                                                              вращающий момент ротора.
Устройство плавного пуска	· Обеспечивает «Мягкий» пуск             двигателей       · Нет импульсы тока.       · Меньше гидравлический удар                   при пуске насоса.       · Снижение                  ток ротора по мере необходимости, 2-3             раза.	Уменьшенный крутящий момент заблокированного ротора.
Частотный пускатель	·       Нет тока импульсы.       ·       Меньше воды молоток                   при  запуске насоса.       ·       Сокращение lock-                                                                                                                                                              ток полной нагрузки.       · Может использоваться для непрерывного питания двигателя.

Переходные процессы перегрузки по току при запуске в электрическом оборудовании

Всякий раз, когда часть электрического оборудования впервые включается под напряжение, в электрических, тепловых и, возможно, механических характеристиках устройства в некоторой степени возникают переходные процессы. Хотя переходные процессы перегрузки по току присутствуют почти во всех типах электрооборудования, основные переходные процессы перегрузки по току обычно возникают в трансформаторах и электродвигателях. Мы рассмотрим каждую из этих двух пусковых переходных ситуаций сверхтока более подробно.

Трансформаторы представляют собой обмотки с магнитной связью, которые преобразуют уровни напряжения обмоток приблизительно в соответствии с отношением количества витков в обмотках. Среда связи или магнитный сердечник в силовом трансформаторе представляет собой ферромагнитную сталь, которая может поддерживать гораздо более высокие уровни индукции (плотность магнитного потока), которые могут быть получены в немагнитных материалах, таких как воздух. Именно этот материал сердечника отвечает за явление пускового тока в трансформаторах.

Идеализированная конструкция двухобмоточного трансформатора и его электрическая эквивалентная схема показаны на рис. 2.17.

 

Элементы сопротивления, R ₁ и R ₂ , представляют омические сопротивления двух обмоток, а элементы индуктивности обмоток, L ₁ и L ₂ , представляют индукции рассеяния пути, ₰ ₁ и ₰ _2, соответственно, которые в основном находятся в воздухе. Потоки в этих двух путях, φ₰ ₁ и φ₰ ₂ , называются потоками рассеяния, поскольку они не связывают две обмотки друг с другом. Путь взаимного или связывающего потока, м, который почти полностью проходит через среду ядра, пропускает взаимный или намагничивающий поток, φ _м.  Кривая намагничивания для этого взаимного пути показана на рисунке 2.18.

Взаимный поток, φ _m , пропорционален току намагничивания, i _m , до предела насыщения, φ _{m sat} . Что касается значения плотности потока, это предельное значение магнитной индукции в сердечнике составляет приблизительно 2,1 Тесла для трансформаторной стали.

Член нелинейной индуктивности, L _m , представляет характеристики намагничивания взаимного пути, м, и двух связанных обмоток. Эквивалентный резистор потерь намагничивания, R _m , учитывает потери энергии при намагничивании материала сердечника из-за гистерезиса и эффектов вихревых токов.

Оставшийся компонент эквивалентной схемы на рис. 2.17 представляет собой идеальный трансформатор, который преобразует внутренние напряжения на клеммах v _m1 и v _m2 точно на коэффициент витков n ₁ /n ₂ .

Теперь рассмотрим простой случай питания первичной обмотки трансформатора (сторона 1 на рис. 2.17) синусоидальным напряжением. Предположим, опять же для простоты, что вторичная обмотка трансформатора не нагружена, что мы можем пренебречь потерями в сердечнике из-за R _м , и что нет остаточного потока в активной среде от предыдущих операций. Эквивалентная схема для этой ситуации показана на рис. 2.19.

 

 Члены ряда R и L учитывают как сопротивление первичной обмотки, так и индуктивность рассеяния, а также любое сопротивление и индуктивность линии со стороны источника. Фазовый угол напряжения источника, φ, снова является углом переключения при t=0. В общем, индуктивность намагничивания L _м , намного больше, чем индуктивность линии утечки, L. Эта индуктивность настолько велика, что на ней будет падать почти все значение напряжения источника, E _с . Таким образом, при t ≥ 0 имеем

Или, после интегрирования,

, где φ _mo — постоянный поток постоянного тока. Поскольку мы предположили, что остаточного потока нет (то есть φ _м (0) = 0), мы должны иметь

. Для полного решения мы имеем

, где угла φ, наихудшим случаем, очевидно, является случай φ=0 ^o или 180 ^o , то есть переключение при переходе через нуль напряжения возбуждения. Для случая φ = 0 ^o , мы имеем В действительности член потока постоянного тока, φ _mo (постоянный член в уравнениях 2.10 и 2.11), будет экспоненциально затухать с постоянной времени ( m > + L)/R, где m > среднее эффективное значение нелинейной, изменяющейся во времени индуктивности намагничивания, L _m . Следует отметить, что, поскольку L _m велико, эта постоянная времени для схемы с малыми потерями может быть достаточно большой, порядка десятых долей секунды.

Переходный поток намагничивания, φ _m (t) в форме уравнения 2.11 будет индуцировать очень большое значение пускового тока с пиками в десять-двадцать или даже более раз превышающими пики установившегося тока при полной нагрузке. Это связано с тем, что пики нестационарного изменения намагничивающего потока примерно в два раза превышают стационарные пики потока. Поскольку трансформаторы сконструированы таким образом, что пики стационарного намагничивающего потока находятся примерно на изломе кривой намагничивания (см. рис. 2.18), эти пиковые потоки с двойным значением обычно находятся далеко в области насыщения характеристики намагничивания материала сердечника. Эффект насыщения графически показан на рис. 2.20 для изменения потока по уравнению 2.11.

Очевидно, что требуемый ток намагничивания, когда поток намагничивания близок к значению насыщения, может во много раз превышать номинальный ток трансформатора.

Фактический измеренный набор пусковых импульсов для небольшого однофазного силового трансформатора мощностью 550 ВА с разомкнутой вторичной обмоткой показан на рис. 2.21а.

 

Как видно из формы сигнала напряжения, угол переключения для этого случая составляет примерно -10 ^o . Номинальные токи первичной обмотки 120 В для этого трансформатора составляют 5 ампер (среднеквадратичное значение). Обратите внимание, что первый пик пускового тока составляет примерно 90 ампер, что в 18 раз превышает номинальное среднеквадратичное значение. Также обратите внимание, что пики тока не упали до своего установившегося значения, приблизительно 1,5 ампер, даже после четырех электрических циклов с момента первоначального замыкания переключателя. На рис. 2.21б показаны результаты для того же трансформатора, но с углом переключения примерно 90 ^o . Обратите внимание на почти полное отсутствие пускового тока. Подобные броски тока происходят в трехфазных трансформаторных батареях.

Электродвигатели. Все типы электродвигателей постоянного и переменного тока при фиксированном напряжении источника потребляют более высокие значения пускового тока, чем рабочий ток при полной нагрузке. Это связано с тем, что при запуске нет обратной ЭДС наведенной обмотки или напряжения скорости, противодействующего протеканию тока обмотки. В состоянии нулевой скорости существует только полное сопротивление обмотки для ограничения потока пускового тока или тока блокировки ротора. Если двигатель заглохнет в состоянии заблокированного ротора, результирующий уровень стационарного тока заблокированного ротора обычно имеет достаточную величину, чтобы вызвать необратимое повреждение обмоток двигателя. Однако, если двигатель может разогнаться до расчетной рабочей скорости, тепловая масса машины может легко справиться с избыточным теплом, выделяемым сверхтоком, в течение разумного периода разгона.

Токи заблокированного двигателя указываются производителем. Взятые по данным одного производителя, диапазоны соотношений токов при заторможенном роторе и полной нагрузке для однофазных и трехфазных двигателей 60 H _z , приведенные на рисунках 2.25 и 2.26, являются типичными для всех таких машин в масштабах всей отрасли. . Для машин мощностью примерно в одну лошадиную силу или больше импедансы обмоток двигателей постоянного тока, как правило, настолько малы, что необходимо использовать вспомогательные средства, такие как включение временных последовательных сопротивлений, для ограничения пусковых токов до управляемых значений.