Струм, який потрібен для запуску електродвигуна, називається пусковим. Як правило, пускові струми електродвигунів у кілька разів більші, ніж струми, необхідні для роботи у нормально-стійкому режимі.
Рисунок 1. Асинхронний електродвигунВеликий пусковий струм асинхронного електродвигуна необхідний для того, щоб розкрутити ротор з місця, для чого потрібно прикласти набагато більше енергії, ніж для підтримки постійного числа його оборотів. Попри зовсім інший принцип дії, однофазні двигуни постійного струмутакож характеризуються великими значеннями пускових струмів.
Високі пускові струми електродвигунів є небажаним явищем, оскільки вони можуть призводити до короткочасної нестачі енергії для іншого підключеного до мережі обладнання (падіння напруги). Тому при підключенні та налагодженні двигунів змінного струму(Найбільш поширених у промисловості) завжди стоїть завдання мінімізувати значення пускових струмів, а також підвищити плавність пуску двигуна за рахунок застосування спеціального додаткового обладнання. Такі заходи також дозволяють знизити рівень витрат на пуск електродвигуна (застосовувати дроти меншого перерізу, стабілізатори та дизельні електростанції меншої потужності, ін.).
Однією з найбільш ефективних категорійпристроїв, що полегшують важкі умови пуску, є софтстартери та частотні перетворювачі. Особливо цінною вважається їхня властивість підтримувати пусковий струм двигунів змінного струму протягом тривалого періоду — більше хвилини. Також пусковий струм асинхронного електродвигуна можна зменшити за рахунок застосування зовнішнього опору в обмотку ротора.
Розрахунок пускового струму асинхронного електродвигуна
Розрахунок пускового струму електродвигуна може знадобитися для того, щоб підібрати відповідні автоматичні вимикачі, здатні захистити лінію включення даного електродвигуна, а також для того, щоб підібрати додаткове обладнання (генератори, ін.).
Розрахунок пускового струму електродвигуна здійснюється у кілька етапів:
Визначення номінального струму трифазного електродвигуназмінного струму згідно з формулою: Iн=1000Pн/(Uн*cosφ*√ηн). Рн тут - номінальна потужність двигуна, Uн виступає номінальною напругою, а ηн - номінальним коефіцієнтом корисної дії. Cosφ це номінальний коефіцієнт потужності електромотора. Всі ці дані можна знайти у технічній документації по двигуну.
Розрахунок величини пускового струму за формулою Iпуск = Iн * Кпуск. Тут Iн - номінальна величина струму, а Кпуск виступає кратністю постійного струму до номінального значення, яка також повинна зазначатися в технічній документації до електродвигуна.
Як знаючи пускові струми електродвигунів, можна правильно підібрати автоматичні вимикачі, які захищатимуть лінію включення.
Вітаю вас, дорогі читачі. Перш, ніж розбиратися з методиками підключення та характеристиками струмів моторів асинхронного типу, Не зайвим буде згадати про те, що це таке.
Двигуном асинхронного типу звуть машину особливого виглядуяка перетворює енергію електрики на механічну. Головним робочим принципом такого пристрою вважають ось які властивості. Проходячи по статорних обмотках, змінний струм, що складається з трьох фаз, створює умови для появи магнітного поля, що обертається. Це поле змушує ротор обертатися.
Звичайно, що при підключенні двигуна треба враховувати всі ці фактори, адже обертання ротора буде здійснюватися в той бік, в який обертається магнітне поле. Частота обертання ротора, проте, нижче частоти обертання збуджуючого поля. За конструкцією ці машини бувають різними (тобто призначеними для роботи в різних умовах).
Як робочі, так і пускові характеристики таких пристроїв набагато перевершують такі ж показники моторів однофазного типу.
Будь-який з таких моторів має дві основні частини – рухливу (роторну) та нерухому (статорну). На обох частинах є обмотки. Різниця між ними може бути лише в типі обмотки ротора: вона може мати роторні кільця, або короткозамкнутою. Підключення двигунів, що мають короткозамкнений роторі потужність до двох сотень кіловат, виробляється безпосередньо до мережі. Мотори ж більшої потужності необхідно підключати, спершу, до зниженій напрузіі лише потім перемикати на номінал (з метою зниження у кілька разів пускового струму).
Підключення асинхронного двигуна
Статорна обмотка практично будь-якого такого пристрою має шість висновків (з них три – початку та три – кінці). Залежно від того, яка мережа живлення мотора, ці висновки з'єднують або в «зірку», або в «трикутник». З цією метою корпус кожного мотора має коробку, в якій виведені початкові та кінцеві дроти обмоток (вони позначаються відповідно С1, С2, С3 і С4, С5, С6).
Підключення зіркою
Так називають метод з'єднання обмоток, при якому всі три обмотки мають одну загальну точку (нейтраль). Лінійна напруга такого з'єднання вище фазного в 1,73 рази. Позитивною якістю цього виду сполук вважають малі струми пуску, хоча втрати потужності при цьому досить значні.
Метод з'єднання трикутник відрізняється тим, що при цьому методі з'єднання виконується таким чином, що кінець однієї обмотки стає початком наступної.
Підключення трикутником
При цьому з'єднанні фазне і лінійне напруження однакові, отже, при лінійній напрузі в 220 вольт, правильною сполукою обмоток буде саме трикутник. Позитивною стороною цієї сполуки є велика потужність, тоді як негативною – великі струми запуску.
Для виконання реверсу (зміни напрямку обертання) трифазного двигуна асинхронного типу, досить поміняти місцями висновки двох його фаз. На виробництві це робиться за допомогою кількох магнітних пускачів із залежним включенням.
Значні величини струмів пуску асинхронних моторів є дуже небажаним явищем, оскільки вони можуть призвести до ефекту нестачі напруги для інших видів обладнання, підключеного до тієї ж мережі. Це стало причиною того, що підключаючи та налагоджуючи двигуни цього типу, постає завдання мінімізації струмів пуску та підвищення плавності запуску моторів методом використання спеціалізованого обладнання. Найбільш ефективним типом таких пристроїв вважаються софтстартери та частотні перетворювачі. Однією з найбільш цінних їх якостей вважають те, що вони здатні підтримати струм запуску двигуна досить довгий час (зазвичай більше хвилини).
Крім стандартного способу включення моторів асинхронного типу, існують і методи включення їх в мережу живлення, що має лише одну фазу.
Конденсаторний запуск асинхронного двигуна
Для цього в основному застосовують конденсаторний спосіб включення. Конденсатор може встановлюватись як один, так і пара (один пусковий, а другий робітник). Пара кондерів ставиться тоді, коли є необхідність у процесі пуску-роботи змінювати ємність, що роблять за допомогою підключення-відключення одного з кондерів (пускового). Для цього зазвичай застосовуються ємності паперового виконання, оскільки вони не мають полярності, а при роботі на змінному струмі це дуже важливо.
Для розрахунку робочого конденсатора існує така формула:
Пусковий конденсатор повинен мати ємність в пару-трійку разів більшу за ємність робітника і робочу напругу в півтора рази, що перевищує напругу живлення.
Пусковий і робочий конденсатори з'єднують паралельно, причому так, що паралельно пусковому включено шунтуючий опір і одним кінцем пусковий кондер включається через ключ. При пуску двигуна ключ замикають, піднімаючи струм запуску, потім розмикають.
Однак, не треба забувати, що до однофазної мережіможна підключити далеко не кожен двигун. Крім того, потужність двигуна в такому підключенні становитиме лише 0.5-0.6 потужності трифазного включення.
Пускові струми асинхронного двигуна
Тепер наведу таблицю допустимих значень струмів холостого ходу трифазних двигунів:
| Потужність електродвигуна, кВт | Струм холостого ходу, у відсотках від номінального, | |||||
| при швидкості обертання, про./хв. | ||||||
| 3000 | 1500 | 1000 | 750 | 600 | 500 | |
| 0.12 – 0.55 | 60 | 75 | 85 | 90 | 95 | — |
Перш, ніж проводити вимірювання струму на двигунах, їх необхідно обкатати (випробувати на холостому ході 30-60 хвилин - двигуни потужністю менше 100 кВт і від 2 годин двигуни, чия потужність вище 100 кВт). Ця таблиця носить довідковий характер, отже, реальні дані можуть розходитися з цими відсотків на 10-20.
Струми пуску двигуна можна обчислити, застосувавши наступну пару формул:
Iн=1000Рн/(Uн*cosф*√nн),
де Рн – номінал потужності мотора, Uн – номінал його напруги, nн – номінал його ККД.
де Iн - номінал струму, а Кп - кратність постійного струму до номіналу (зазвичай вказано в паспорті двигуна).
Пишіть коментарі, доповнення до статті, може, я щось пропустив. Загляньте на , буду радий, якщо ви знайдете на моєму ще щось корисне. Всього найкращого.
Зміст:Працюючи з різними електротехнічними пристроями часто виникає питання, що таке пусковий струм. В самому простому варіантівідповіді це буде такий струм, який потрібен під час запуску електродвигуна або іншого пристрою. Його значення може у кілька разів перевищувати номінальне, потрібне нормальному стійкому режимі роботи. Таким чином, для того, щоб розкрутити ротор, електродвигун повинен прикласти набагато більше енергії в порівнянні з роботою при постійній кількості обертів. Зменшити пускові струми можна за допомогою спеціальних системгасіння та пристроїв плавного пуску.
Пускові струми електродвигунів
У кожному приладі, пристрої чи механізмі виникають процеси, які називаються пусковими. Це особливо помітно на початку руху, коли необхідно рушити з місця. У цей момент для початкового поштовху потрібно значно більше зусиль, ніж за подальшої роботи даного механізму.
Такі самі явища зачіпають і електричні пристрої- електродвигуни, електромагніти, лампи та інші. Наявність пускових процесів у кожному їх залежить від того, в якому стані знаходяться робочі елементи. Наприклад, нитка розжарювання звичайної лампочки в холодному стані має опір, значно менший, ніж при нагріванні в робочому режимі до 1000 0 С. Тобто, у лампи потужністю 100 Вт опір нитки під час роботи становитиме близько 490 Ом, а у вимкненому стані показник знижується до 50 Ом. Тому при високому пусковому струмі лампочки іноді перегорають. Від загального перегорання їх рятує опір, що зростає під час нагрівання. Поступово воно досягає постійного значення та сприяє обмеженню робочого струму до потрібної величини.
Вплив пускових струмів повною мірою зачіпає всі види електродвигунів, які широко застосовуються в багатьох областях. Для того, щоб правильно експлуатувати електроприводи, потрібно знати їх пускові характеристики. Існує два основних параметри, що впливають на пусковий струм. Ковзання є сполучною ланкою між частотою обертання ротора і швидкістю обертання електромагнітного поля. Зниження ковзання відбувається від 1 до мінімуму в міру набору швидкості. Пусковий моментє другим параметром, що визначає ступінь механічного навантаження на валу. Це навантаження має максимальне значення в момент пуску і стає номінальним після того, як відбувся повний розгін механізму.
Слід враховувати особливості асинхронних електродвигунів, які при пуску стають еквівалентними трансформатору з короткозамкненою вторинною обмоткою. Вона має зовсім невеликий опір, тому величина пускового струму при стрибку може досягти багаторазового перевищення в порівнянні з номіналом. У процесі подальшої подачі струму в обмотки, сердечник ротора починає по наростаючій насичуватися магнітним полем. Виникає ЕРС самоіндукції, під впливом якої починає зростати індуктивне опір ланцюга. З початком обертання ротора відбувається зниження коефіцієнта ковзання, тобто настає фаза розгону двигуна. У разі зростання опору пусковий струм знижується до нормативних показників.
У процесі експлуатації може виникнути проблема, пов'язана із збільшеними пусковими струмами. Причиною їх виникнення, найчастіше, стає перегрів електродвигунів, перевантажені електричні сітіу момент пуску, а також ударні механічні навантаження у підключених пристроях та механізмах, таких як редуктори та інші. Для вирішення цієї проблеми передбачено спеціальні прилади, представлені частотними перетворювачамита пристроями плавного пуску. Вони вибираються з урахуванням особливостей експлуатації тієї чи іншої електродвигуна. Наприклад, використовуються переважно для агрегатів, з'єднаних з вентиляторами. З їхньою допомогою досягається обмеження пускового струму до двох номіналів. Це цілком нормальний показник, Оскільки під час звичайного запуску струм перевищує номінальне значення в 5-10 разів. Обмеження досягається за рахунок зміненої напруги в обмотках.
Звичайні двигуни змінного струму набули широкого поширення в промисловому виробництві, завдяки дуже простій конструкції та низькій вартості. Їхнім серйозним недоліком вважається важкий запуск, який суттєво полегшується частотними перетворювачами. Найбільш цінною якістю цих пристроїв є здатність до підтримки пускового струму протягом однієї хвилини та більше. Найсучасніші прилади дозволяють не тільки регулювати пуск, а й оптимізувати його за встановленими експлуатаційними характеристиками.
Пусковий струм акумуляторної батареї
Акумулятор не дарма вважається одним із важливих елементів автомобіля. Його основна функція полягає у подачі напруги на наявне електроустаткування. В основному це стартер, освітлення та інші пристрої. Щоб успішно вирішувати це завдання, в акумуляторі має відбуватися як накопичення, а й збереження заряду протягом багато часу.
Одним із основних параметрів батареї є пусковий струм. Ця величина відповідає параметрам струму, який протікає у стартері на момент його пуску. Пусковий струмбезпосередньо пов'язаний із режимом роботи автомобіля. Якщо транспортний засібексплуатується дуже часто, особливо в холодних умовах, у цьому випадку батарея повинна мати великий пусковий струм. Його номінальний параметр зазвичай знаходиться у відповідності до потужності джерела живлення, що видається протягом 30 секунд при температурі мінус 18 0 С. Він з'являється в той момент, коли ключ повертається в замку запалення і починає працювати стартер. Вимірювання струмового значення проводиться в амперах.
Пускові струми можуть бути зовсім різними у акумуляторів, однакових за своїм зовнішнім виглядом та основними характеристиками. На цей фактор істотно впливають Фізичні властивостіматеріалів для виготовлення та конструктивні особливостікожного виробу. Наприклад, зростання струму може спостерігатися, якщо свинцеві пластини стають пористими, підвищується їх кількість, використовується ортофосфорна кислота. Підвищена величина струму не надає негативного впливуна обладнання, вона лише сприяє підвищенню надійності запуску.
Повний струм навантаження Ia, що подається на двигун, розраховується за такими формулами:
де
Ia: повний струм(А)
Pn: номінальна потужність (кВт)
U: міжфазна напруга для 3-фазного двигуна та напруга між затискачами для 1-фазного двигуна (В). 1-фазні двигуни можуть приєднуватися на фазне або лінійна напруга
η: ККД, тобто. вихідна потужність (кВт)/ вхідна потужність (кВт)
cos φ: коефіцієнт потужності, тобто. вхідна потужність (кВт)/вхідна потужність (кВА)
Надперехідний струм та уставка захисту
- Пікове значення надперехідного струму може бути дуже високим. Зазвичай це значення у 12-15 разів перевищує середньоквадратичне номінальне значення Inm. Іноді це значення може у 25 разів перевищувати значення Inm.
- Вимикачі, контактори та термореле розраховуються на пуски двигунів при вкрай високих надперехідних струмах (надперехідне пікове значення може у 19 разів перевищувати середньоквадратичне номінальне значення Inm).
- При раптових спрацьовуваннях захисту від надструмів під час пуску це вихід пускового струму за нормальні межі. В результаті можуть досягатися граничні значення параметрів розподільчих пристроїв, термін служби може зменшуватися і навіть деякі пристрої можуть виходити з ладу. Щоб уникнути такої ситуації, необхідно розглянути питання про підвищення номінальних параметрів розподільчих пристроїв.
- Розподільні пристрої розраховуються забезпечення захисту пускачів двигунів від КЗ. Залежно від ризику, таблиці показують комбінації вимикача, контактора та термореле для забезпечення координації типу 1 або 2.
Пусковий струм двигуна
Хоча ринок пропонує двигуни з високим ККД, на практиці їх пускові струми приблизно такі самі, як у стандартних двигунів.
Застосування пускачів із з'єднанням трикутником, статичних пристроїв для плавного пуску або регульованих приводів дозволяє знизити значення пускового струму (наприклад, 4 Ia замість 7,5 Ia).
Компенсація реактивної потужності (квар), що подається на асинхронні двигуни
Як правило, з технічних і фінансових міркувань вигідніше знижувати струм, що подається на асинхронні двигуни. Це може забезпечуватися за рахунок застосування конденсаторів без впливу на вихідну потужність двигунів.
Застосування цього принципу для оптимізації роботи асинхронних двигунів називається підвищенням коефіцієнта потужності або компенсацією реактивної потужності».
Як обговорюється в Розділі Компенсація реактивної потужності та фільтрація гармонік, повна потужність (кВА), що подається на двигун, може значно знижуватися шляхом використання паралельно підключених конденсаторів. Зниження вхідний повної потужностіозначає відповідне зниження вхідного струму (оскільки напруга залишається постійною).
Компенсація реактивної потужності особливо рекомендується для двигунів із тривалими періодами роботи при зниженій потужності.
Як зазначається вище,
Тому зниження вхідної повної потужності (кВА) призводить до збільшення (тобто поліпшення) значення cos φ.
Струм, що подається на двигун, після компенсації реактивної потужності розраховується за такою формулою:
де: cos - коефіцієнт потужності до компенсації, cos - коефіцієнт потужності після компенсації, Ia - вихідний струм.
Рис. A4нижче показує (залежно від номінальної потужності двигуна) стандартні значення струму для кількох значень напруги живлення.
| кВт | л.с. | 230 B | 380 - 415 В | 400 B | 440 - 480 B | 500 B | 690 B |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | A | A | A | A | A | ||
| 0,18 0,25 0,37 |
- - - |
1,0 1,5 1,9 |
- - - |
0,6 0,85 1,1 |
- - - |
0,48 0,68 0,88 |
0,35 0,49 0,64 |
| - 0,55 - |
1/2 - 3/4 |
- 2,6 - |
1,3 - 1,8 |
- 1,5 - |
1,1 - 1,6 |
- 1,2 - |
- 0,87 - |
| - 0,75 1,1 |
1 - - |
- 3,3 4,7 |
2,3 - - |
- 1,9 2,7 |
2,1 - - |
- 1,5 2,2 |
- 1,1 1,6 |
| - - 1,5 |
1-1/2 2 - |
- - 6,3 |
3,3 4,3 - |
- - 3,6 |
3,0 3,4 - |
- - 2,9 |
- - 2,1 |
| 2,2 - 3,0 |
- 3 - |
8,5 - 11,3 |
- 6,1 - |
4,9 - 6,5 |
- 4,8 - |
3,9 - 5,2 |
2,8 - 3,8 |
| 3,7 4 5,5 |
- - - |
- 15 20 |
- 9,7 - |
- 8,5 11,5 |
- 7,6 - |
- 6,8 9,2 |
- 4,9 6,7 |
| - - 7,5 |
7-1/2 10 - |
- - 27 |
14,0 18,0 - |
- - 15,5 |
11,0 14,0 - |
- - 12,4 |
- - 8,9 |
| 11 - - |
- 15 20 |
38,0 - - |
- 27,0 34,0 |
22,0 - - |
- 21,0 27,0 |
17,6 - - |
12,8 - - |
| 15 18,5 - |
- - 25 |
51 61 - |
- - 44 |
39 35 - |
- - 34 |
23 28 - |
17 21 - |
| 22 - - |
- 30 40 |
72 - - |
- 51 66 |
41 - - |
- 40 52 |
33 - - |
24 - - |
| 30 37 - |
- - 50 |
96 115 - |
- - 83 |
55 66 - |
- - 65 |
44 53 - |
32 39 - |
| - 45 55 |
60 - - |
- 140 169 |
103 - - |
- 80 97 |
77 - - |
- 64 78 |
- 47 57 |
| - - 75 |
75 100 - |
- - 230 |
128 165 - |
- - 132 |
96 124 - |
- - 106 |
- - 77 |
| 90 - 110 |
- 125 - |
278 - 340 |
- 208 - |
160 - 195 |
- 156 - |
128 - 156 |
93 - 113 |
| - 132 - |
150 - 200 |
- 400 - |
240 - 320 |
- 230 - |
180 - 240 |
- 184 - |
- 134 - |
| 150 160 185 |
- - - |
- 487 - |
- - - |
- 280 - |
- - - |
- 224 - |
- 162 - |
| - 200 220 |
250 - - |
- 609 - |
403 - - |
- 350 - |
302 - - |
- 280 - |
- 203 - |
| - 250 280 |
300 - - |
- 748 - |
482 - - |
- 430 - |
361 - - |
- 344 - |
- 250 - |
| - - 300 |
350 400 - |
- - - |
560 636 - |
- - - |
414 474 - |
- - - |
- - - |
| 315 - 335 |
- 540 - |
940 - - |
- - - |
540 - - |
- 515 - |
432 - - |
313 - - |
| 355 - 375 |
- 500 - |
1061 - - |
- 786 - |
610 - - |
- 590 - |
488 - - |
354 - - |
| 400 425 450 |
- - - |
1200 - - |
- - - |
690 - - |
- - - |
552 - - |
400 - - |
| 475 500 530 |
- - - |
- 1478 - |
- - - |
- 850 - |
- - - |
- 680 - |
- 493 - |
| 560 600 630 |
- - - |
1652 - 1844 |
- - - |
950 - 1060 |
- - - |
760 - 848 |
551 - 615 |
| 670 710 750 |
- - - |
- 2070 - |
- - - |
- 1190 - |
- - - |
- 952 - |
- 690 - |
| 800 850 900 |
- - - |
2340 - 2640 |
- - - |
1346 - 1518 |
- - - |
1076 - 1214 |
780 - 880 |
| 950 1000 |
- - |
- 2910 |
- - |
- 1673 |
- - |
- 1339 |
- 970 |
Рис. A4: номінальна потужністьі струми