Формула пусковой ток асинхронного двигателя: Пусковые токи асинхронного двигателя — откуда берутся и как их уменьшить – СамЭлектрик.ру

Содержание

Как посчитать пусковой ток электродвигателя

Величина пускового тока, необходимого для приведения двигателя в действие, существенно (иногда в 8-10 раз) превышает показатели тока, который подается для работы в нормальном режиме. Результатом резкого роста потребления энергии становится падение напряжения в питающих электросетях, что может повлечь за собой:

  • проблемы с другими подключенными к сети приборами;
  • более скорый износ узлов самого двигателя (этому способствует рывок при запуске).

Свести отрицательное воздействие к минимуму возможно, используя дополнительные устройства. Параметры вспомогательного оборудования определяют, исходя из значения пускового тока для данной модели двигателя.

Как посчитать пусковой ток электродвигателя

Разобраться, как посчитать пусковой ток электродвигателя, можно самостоятельно, ознакомившись с технической документацией к агрегату и формулами для расчета. Сначала вам потребуется определить величину номинального тока (IH, зависит от типа двигателя). Для этого предусмотрены следующие формулы (все необходимые данные есть в техпаспорте к оборудованию):

  • 1000PH/(ηHUH) для двигателей постоянного тока;
  • 1000PH/(UHcosφH√ηH) для устройств переменного тока.

Далее проводится собственно расчет значения пускового тока (IП) по формуле Кп (кратность постоянного тока к номинальному показателю, указана в техдокументации)*IH.

Способы уменьшения пускового тока

Проблема снижения пускового тока и более плавной подачи напряжения решается с помощью специального оборудования:

  • софтстартеров и устройств плавного пуска;
  • автоматических выключателей соответствующего типа отключения (B, D или C).

Грамотный подход к расчету значения пускового тока для электрического двигателя позволит вам получить точные результаты и подобрать наиболее эффективные средства защиты линии включения.

Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров

Правильность подбора электродвигателя, учитывающая специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка».

Далее приведены рекомендации по выбору электродвигателя (последовательность, в которой они представлены, не является обязательной).

На первом этапе необходимо определиться с типом электрического двигателя. Ниже даны краткое описание, преимущества и недостатки, сферы предпочтительного применения основных типов двигателей.

Типы электрических двигателей

  1. Двигатели постоянного тока

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

  1. Синхронные двигатели

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

  1. Асинхронные двигатели

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Мощность и моменты

В общем случае для квалифицированного подбора электродвигателя должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P2 [кВт] некоторых механизмов.

  1. Вентилятор

formula1

где Q3/с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

ηвент, ηпер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

  1. Насос

formula2

где Q3/с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м3] – плотность перекачиваемой жидкости,

ηнас, ηпер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

  1. Поршневой компрессор

formula3

где Q3/с] – производительность компрессора,

А [Дж/м3] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м3 давлением 1,1·105 Па до требуемого давления,

ηкомпр, ηпер – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

kз – коэффициент запаса.

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р2 [кВт] связаны следующим соотношением

formula4

Полная мощность, потребляемая из сети:

для двигателей постоянного тока (она же активная)

formula5

для двигателей переменного тока

formula6

 

 

при этом потребляемые активная и реактивная мощности соответственно

formula7

В случае синхронного двигателя значение Q1 может получиться отрицательным, это означает, что двигатель отдает реактивную мощность в сеть.

Важно отметить следующее. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

Напряжение и ток

При выборе напряжения электродвигателя необходимо учитывать возможности системы энергоснабжения предприятия. При этом нецелесообразно при больших мощностях выбирать двигатель с низким напряжением, так как это приведет к неоправданному удорожанию не только двигателя, но и питающих проводов и коммутационной аппаратуры вследствие увеличения расхода меди.

Если при трогании момент сопротивления нагрузки невелик и для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть применен способ пуска с переключением со «звезды» на «треугольник», необходимо предусмотреть вывод в клеммную коробку всех шести зажимов обмотки статора. В общем случае применение схемы соединения «звезда» является предпочтительным, так как в схеме «треугольник» имеется контур для протекания токов нулевой последовательности, которые приводят к нагреву обмотки и снижению КПД двигателя, в соединении «звезда» такой контур отсутствует.

Режим работы

Нагрузка электродвигателя в процессе работы может изменяться различным образом. ГОСТом предусмотрены восемь режимов работы.

  1. Продолжительный S1 – режим работы при постоянной нагрузке в течение времени, за которое температура двигателя достигает установившегося значения. Мощность двигателя, работающего в данном режиме, рассчитывается исходя из потребляемой механизмом мощности. Формулы расчета мощности некоторых механизмов (насос, вентилятор, компрессор) приведены выше.
  2. Кратковременный S2 – режим, при котором за время включения на постоянную нагрузку температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. В случае использования двигателя S1 для работы в режиме S2 необходимо проверить его только по перегрузочной способности, так как температура не успевает достичь допустимого значения.
  3. Повторно-кратковременный S3 – режим с периодическим отключением двигателя, при котором за время включения температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения – температуры окружающей среды. Расчет мощности электродвигателя обычного исполнения для работы в режиме S3 производится по методам эквивалентных величин с учетом пауз и потерь в переходных режимах. Кроме того, двигатель необходимо проверить на допустимое число включений в час. В случае большого числа включений в час рекомендуется использовать двигатели с повышенным скольжением. Данные электродвигатели обладают повышенным сопротивлением обмотки ротора, а, следовательно, меньшими пусковыми и тормозными потерями.
  4. Повторно-кратковременный с частыми пусками S4 и повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5. Данные режимы рассматриваются аналогично режиму S3.
  5. Перемежающийся S6 – режим, при котором работа двигателя под нагрузкой, периодически заменяется работой на холостом ходу. Большинство двигателей, работающих в продолжительном режиме, имеют меняющийся график нагрузки.

При этом для обоснованного выбора двигателя с целью оптимального его использования рекомендуется применять методы эквивалентных величин.

Класс энергоэффективности

В настоящее время вопросам энергоэффективности уделяется огромное внимание. При этом под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне мощности нагрузки. Основным показателем энергоэффективности двигателя является его коэффициент полезного действия

formula8

где Р2 – полезная мощность на валу, Р1 – потребляемая активная мощность из сети.

Стандартом IEC 60034-30 для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором были установлены три класса энергоэффективности: IE1, IE2, IE3.

 

ris 1 ed

Рис. 1. Классы энергоэффективности

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Степень защиты IP, виды климатических условий и категорий размещения

ГОСТ Р МЭК 60034-5 – 2007 устанавливает классификацию степеней защиты, обеспечиваемых оболочками машин.

Обозначение степени защиты состоит из букв латинского алфавита IP и последующих двух цифр (например, IP55).

oboznachenie

Большинство электродвигателей, выпускаемых в настоящее время, имеют степени защиты IP54 и IP55.

Категория размещения обозначается цифрой:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом при отсутствии прямого солнечного воздействия и атмосферных осадков;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий;

4 – в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

Климатические условия:

У – умеренный климат;

УХЛ – умеренно холодный климат;

ХЛ – холодный климат;

Т – тропический климат.

Таким образом, при выборе электродвигателя необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, влажность), а также необходимость защиты двигателя от воздействия инородных предметов и воды.

Например, использование электродвигателя с типом климатического исполнения и категорией размещения У3 на открытом воздухе является недопустимым.

Усилия, действующие на вал двигателя со стороны нагрузки

Наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. Поэтому при выборе двигателя должны быть учтены радиальные и осевые усилия, действующие на рабочий конец вала двигателя со стороны нагрузки. Превышения допустимых значений сил приводит к ускоренному выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя (например, задевание ротора о статор).

Обычно допустимые значения сил для каждого подшипника приведены в каталогах. Рекомендуется в случае повышенных радиальных усилий (ременная передача) на рабочий конец вала установить роликовый подшипник, при этом предпочтительным является двигатель с чугунными подшипниковыми щитами.

Особенности конструкции двигателя при работе от преобразователя частоты

В настоящее время все большее распространение приобретает использование частотно-регулируемого привода (ЧРП), выполненного на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При использовании частотно-регулируемого привода достигается:

1. экономия электроэнергии;

2. плавность пуска и снижение пусковых токов;

3. увеличение срока службы двигателя.

В общем случае стандартный электродвигатель нельзя использовать в составе частотно-регулируемого привода, так как при уменьшении скорости вращения снижается эффективность охлаждения. При регулировании скорости вверх от номинальной резко увеличивается нагрузка от собственного вентилятора. В обоих случаях уменьшается нагрузочная способность двигателя. Кроме того, в случае использования двигателя в системах точного регулирования необходим датчик положения ротора двигателя.

При работе электродвигателя от преобразователя частоты в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец вала устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

Величина подшипниковых токов становится опасной для безаварийной работы двигателя при напряжении между противоположными концами вала более 0,5 В. Поэтому установка изолированного подшипника обычно требуется для электродвигателей с высотой оси вращения более 280 мм.

 Примечание

Необходимо отметить, что в случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки, а, следовательно, и фазное напряжение.

 

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

Пусковой момент асинхронного двигателя

Пусковой момент асинхронного двигателяПусковой момент асинхронного двигателя

Пусковым моментом асинхронного двигателя называют вращающий момент, который развивается на валу асинхронного электрического двигателя, когда ротор остается неподвижным, а статор тока установлен в обмотках.
Если в специализированной литературе встречаются термины «начальный момент», «начальный пусковой момент асинхронного двигателя» или «момент трогания», то речь тоже идет о пусковом моменте. Обязательно нужно следить за правильностью выполнения обмоток, причем подразумевается, что частота питающего напряжения, как и само напряжение, будут приближены к номинальному значению. Только в номинальном режиме асинхронный двигатель сможет работать непосредственно так, как задумано инженерами.

Пусковой момент и его численное значение

Формула пускового момента электродвигателяФормула пускового момента электродвигателя

Определить пусковой момент асинхронного двигателя можно, используя специальную формулу. Кратность же пускового момента асинхронного двигателя можно найти в паспорте устройства, такой документ обязательно должен предоставляться производителем. С этими данными формулу пускового момента асинхронного двигателя очень просто рассчитать.

В зависимости от модели двигателя меняется величина кратности. Встречаются изделия, в которых этот показатель составляет от 1,5 до 6. При покупке необходимо убедиться, что значение пускового момента больше, чем статический момент планируемой проектной нагрузки на валу. Если, выбирая двигатель, вы обнаружили несоответствие, то такой аппарат не сможет развивать необходимый рабочий момент и выполнять нужную нагрузку. Он просто будет не в состоянии должным образом запуститься, а после и разогнаться до номинальных оборотов. Максимальный пусковой момент асинхронного двигателя должен соответствовать потребностям пользователя.

Для нахождения пускового момента существует и еще одна формула. Ее следует использовать при выполнении теоретических расчетов. Чтобы воспользоваться формулой, необходимо знать показатели номинального оборота и мощности на валу. На шильдике (табличка с данными) устройства указываются все эти параметры. В формуле P2 –номинальная мощность, а F1 – номинальные обороты. Формула выглядит следующим образом:

Формула пускового момента электродвигателяФормула пускового момента электродвигателя

Чтобы найти P2, необходимо применить уже отдельную формулу. Здесь пусковой момент асинхронного двигателя зависит от напряжения. Важно учитывать параметры скольжения, пускового тока и напряжения питания. Все эти величины тоже обнаруживаются на шильдике. Расчеты не представляют особой сложности. И формула наглядно показывает, что для увеличения пускового момента асинхронного двигателя можно воспользоваться двумя методиками: повысить питающее напряжение или увеличить стартовый ток.

Формула пускового момента электродвигателяФормула пускового момента электродвигателя

Для наглядности предлагаем произвести расчет значений пусковых моментов для трех аппаратов из серии АИР. Воспользоваться нужно самой первой формулой, для которой необходимы величины номинального момента и параметры кратности пускового момента. Результаты вычислений представлены в табличке:





Тип двигателяНоминальный момент, НмОтношение пускового момента к номинальному моментуПусковой момент, Нм
АИРМ132М2362,590
АИР180S2722144
АИР180М2972,4232,8

Какую роль играет пусковой момент


Какую роль играет пусковой момент электродвигателяКакую роль играет пусковой момент электродвигателя

Встречаются ситуации, когда двигатели подключают непосредственно к сети, а коммутацию производят за счет обычного магнитного пускателя. Для этого линейное напряжение подается на обмотки, образуется вращающееся магнитное поле статора, за счет чего оборудование начинает работать.

В этом случае не избежать броска тока, который по своей величине превысит номинальный ток в 5-7 раз. И чем мощнее двигатель и выше нагрузка, тем большей будет и длительность такого превышения. Более мощные моторы демонстрируют продолжительный старт, а обмотки статора в них принимают токовую перегрузку дольше.

Двигатели малой мощности, не превышающей 3 кВт, могут с легкостью перенести такие перепады. Сеть тоже вполне достойно справляется с кратковременными бросками мощности, поскольку у сети в любом случае присутствует некий мощностной резерв. Это объясняет, почему мелкие бытовые электроприборы, а также небольшие станки, вентиляторы и насосы подсоединяют напрямую, не беспокоясь о том, что они подвергаются перегрузкам. Обмотки статоров в двигателях маломощного оборудования соединяются «звездой», если расчет идет на 3-фазное напряжение в 380 вольт или «треугольником», когда речь идет о 220 вольтах.

Но если двигатель более мощный, с показателем в 10 и больше кВт, то его недопустимо включать в сеть напрямую. Нужно ограничить бросок тока, иначе можно спровоцировать существенную перегрузку, которая приведет к опасным последствиям.

Пути ограничения пускового тока


Пути ограничения пускового токаПути ограничения пускового тока

Самый простой способ убрать лишний пусковой ток заключается в запуске оборудования на пониженном напряжении электродвигателя. Для этого конструкция предусматривает переключение обмотки с «треугольника» на «звезду» непосредственно в момент запуска. Когда же двигатель наберет некоторые обороты, обмотка переключается обратно на «треугольник». Всего несколько секунд требуется для погашения ненужного всплеска и переключения. В устройствах это реализуется за счет реле времени или иных приспособлений.

Если используется это решение, то пусковой момент также понижается. И здесь можно наблюдать квадратичную зависимость: когда напряжение уменьшится в 1,7 раза, то и момент снизится в 3 раза. Именно поэтому пуск на пониженном напряжении можно использовать лишь оборудования, в котором пуск возможен только с минимальной нагрузкой на валу двигателя асинхронного типа. Ярким примером может служить пуск многопильного станка.

Если же речь идет о мощных нагрузках, к примеру, присущих ленточному конвейеру, то указанный выше способ ограничения пускового тока не подходит. Лучше применять реостатный метод. Он дает возможность уменьшить пусковой ток без ущерба для крутящего момента. Именно этот способ можно назвать наиболее подходящим для асинхронных электродвигателей, снабженных фазным ротором. Тут удобно включается реостат в цепь обмотки ротора, а регулировка рабочего тока производится ступенчато, обеспечивая плавный пуск. А за счет реостата можно отрегулировать и рабочую скорость в двигателе, причем это характерно не только для момента запуска.

Самым же эффективным методом для безопасного запуска электродвигателей асинхронного типа можно смело назвать пуск через частотный преобразователь. Показатели напряжения и частоты здесь регулируются самим преобразователем в автоматическом режиме, за счет чего двигатель работает в оптимальных для себя условиях. Так удается достичь стабильности в оборотах, но полностью исключить броски тока.

определение понятия, особенности расчета показателя

Пусковой ток электродвигателяНа 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 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:

Формула расчета номинального тока

Затем можно переходить к определению показателя тока пуска, используя формулу:

Определение тока пуска

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:

Вычисление номинального тока

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:

  • Запуск силового агрегата 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.

Применение реле времениДля 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.

Расчет номинального тока электродвигателя | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Решил написать статью о расчете номинального тока для трехфазного электродвигателя.

Этот вопрос является актуальным и кажется на первый взгляд не таким и сложным, но почему-то в расчетах зачастую возникают ошибки.

В качестве примера для расчета я возьму трехфазный асинхронный двигатель АИР71А4 мощностью 0,55 (кВт).

Вот его внешний вид и бирка с техническими данными.

Если двигатель Вы планируете подключать в трехфазную сеть 380 (В), то значит его обмотки нужно соединить по схеме «звезда», т.е. на клеммнике необходимо соединить выводы V2, U2 и W2 между собой с помощью специальных перемычек.

При подключении этого двигателя в трехфазную сеть напряжением 220 (В) его обмотки необходимо соединить треугольником, т.е. установить три перемычки: U1-W2, V1-U2 и W1-V2.

Если же Вы решите подключить этот двигатель в однофазную сеть 220 (В), то его обмотки также должны быть соединены треугольником.

Для информации: почитайте подробную статью о схемах соединения обмоток в «звезду» и «треугольник».

Для правильного выбора автоматического выключателя (или предохранителей) и тепловых реле для защиты двигателя, а также для выбора контактора для его управления, в первую очередь нам нужно знать номинальный ток двигателя для конкретной схемы соединения обмоток.

Обычно, номинальные токи указаны прямо на бирке, поэтому можно смело ориентироваться на них. Но иногда циферки не видны или стерты, а известна только лишь мощность двигателя или другие его параметры.

Такое очень часто встречается, но еще чаще бирка вообще отсутствует или так затерта, что на ней абсолютно ничего не видно — приходится только догадываться, что там изображено.

Но это отдельный случай и что делать в таких ситуациях, я расскажу Вам в ближайшее время.

В данной же статье я хочу акцентировать Ваше внимание на формулу по расчету тока двигателя, потому что даже не все «специалисты» ее знают, хотя может и знают, но не хотят вспомнить основы электротехники.

Итак, приступим.

Внимание! Мощность на шильдике двигателя указывается не электрическая, а механическая, т.е. полезная механическая мощность на валу двигателя. Об этом отчетливо говорится в действующем ГОСТ Р 52776-2007, п.5.5.3:

Полезную механическую мощность обозначают, как Р2.

Чаще всего мощность двигателя указывают не в ваттах (Вт), а в киловаттах (кВт). Для тех кто забыл, читайте статью о том, как перевести ватты в киловатты и наоборот.

Еще реже, на бирке указывают мощность в лошадиных силах (л.с.), но такого я ни разу еще не встречал на своей практике. Для информации: 1 (л.с.) = 745,7 (Ватт).

Но нас интересует именно электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая двигателем из сети. Активная электрическая мощность обозначается, как Р1 и она всегда будет больше механической мощности Р2, т.к. в ней учтены все потери двигателя.

1. Механические потери (Рмех.)

К механическим потерям относятся трение в подшипниках и вентиляция. Их величина напрямую зависит от оборотов двигателя, т.е. чем выше скорость, тем больше механические потери.

У асинхронных трехфазных двигателей с фазным ротором еще учитываются потери между щетками и контактными кольцами. Более подробно об устройстве асинхронных двигателей Вы можете почитать здесь.

2. Магнитные потери (Рмагн.)

Магнитные потери возникают в «железе» магнитопровода. К ним относятся потери на гистерезис и вихревые токи при перемагничивании сердечника.

Величина магнитных потерь в статоре зависит от частоты перемагничивания его сердечника. Частота всегда постоянная и составляет 50 (Гц).

Магнитные потери в роторе зависят от частоты перемагничивания ротора. Эта частота составляет 2-4 (Гц) и напрямую зависит от величины скольжения двигателя. Но магнитные потери в роторе имеют малую величину, поэтому в расчетах чаще всего не учитываются.

3. Электрические потери в статорной обмотке (Рэ1)

Электрические потери в обмотке статора вызваны их нагревом от проходящих по ним токам. Чем больше ток, чем больше нагружен двигатель, тем больше электрические потери — все логично.

4. Электрические потери в роторе (Рэ2)

Электрические потери в роторе аналогичны потерям в статорной обмотке.

5. Прочие добавочные потери (Рдоб.)

К добавочным потерям можно отнести высшие гармоники магнитодвижущей силы, пульсацию магнитной индукции в зубцах и прочее. Эти потери очень трудно учесть, поэтому их принимают обычно, как 0,5% от потребляемой активной мощности Р1.

Все Вы знаете, что в двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. Если объяснить чуть подробнее, то при подведенной к двигателю электрической активной мощности Р1, некоторая ее часть затрачивается на электрические потери в обмотке статора и магнитные потери в магнитопроводе. Затем остаточная электромагнитная мощность передается на ротор, где она расходуется на электрические потери в роторе и преобразуется в механическую мощность. Часть механической мощности уменьшается за счет механических и добавочных потерь. В итоге, оставшаяся механическая мощность — это и есть полезная мощность Р2 на валу двигателя.

Все эти потери и заложены в единственный параметр — коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, который обозначается символом «η» и определяется по формуле:

η = Р2/Р1

Кстати, КПД примерно равен 0,75-0,88 для двигателей мощностью до 10 (кВт) и 0,9-0,94 для двигателей свыше 10 (кВт).

Еще раз обратимся к данным, рассматриваемого в этой статье двигателя АИР71А4.

На его шильдике указаны следующие данные:

  • тип двигателя АИР71А4
  • заводской номер № ХХХХХ
  • род тока — переменный
  • количество фаз — трехфазный
  • частота питающей сети 50 (Гц)
  • схема соединения обмоток ∆/Y
  • номинальное напряжение 220/380 (В)
  • номинальный ток при треугольнике 2,7 (А) / при звезде 1,6 (А)
  • номинальная полезная мощность на валу Р2 = 0,55 (кВт) = 550 (Вт)
  • частота вращения 1360 (об/мин)
  • КПД 75% (η = 0,75)
  • коэффициент мощности cosφ = 0,71
  • режим работы S1
  • класс изоляции F
  • класс защиты IP54
  • название предприятия и страны изготовителя
  • год выпуска 2007

Расчет номинального тока электродвигателя

В первую очередь необходимо найти электрическую активную потребляемую мощность Р1 из сети по формуле:

Р1 = Р2/η = 550/0,75 = 733,33 (Вт)

Величины мощностей подставляются в формулы в ваттах, а напряжение — в вольтах. КПД (η) и коэффициент мощности (cosφ) — являются безразмерными величинами.

Но этого не достаточно, потому что мы не учли коэффициент мощности (cosφ), а ведь двигатель — это активно-индуктивная нагрузка, поэтому для определения полной потребляемой мощности двигателя из сети воспользуемся формулой:

S = P1/cosφ = 733,33/0,71 = 1032,85 (ВА)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·380) = 1,57 (А)

Найдем номинальный ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = S/(1,73·U) = 1032,85/(1,73·220) = 2,71 (А)

Как видите, получившиеся значения равны токам, указанным на бирке двигателя.

Для упрощения, выше приведенные формулы можно объединить в одну общую. В итоге получится:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η)

Поэтому, чтобы определить номинальный ток двигателя, необходимо в данную формулу подставлять механическую мощность Р2, взятую с бирки, с учетом КПД и коэффициента мощности (cosφ), которые указаны на той же бирке или в паспорте на электродвигатель.

Перепроверим формулу.

Ток двигателя при соединении обмоток в звезду:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·380·0,71·0,75) = 1,57 (А)

Ток двигателя при соединении обмоток в треугольник:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 550/(1,73·220·0,71·0,75) = 2,71 (А)

Надеюсь, что все понятно.

Примеры

Решил привести еще несколько примеров с разными типами двигателей и мощностями. Рассчитаем их номинальные токи и сравним с токами, указанными на их бирках.

1. Асинхронный двигатель 2АИ80А2ПА мощностью 1,5 (кВт)

Как видите, этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 380 (В), т.к. его обмотки собраны в звезду внутри двигателя, а в клеммник выведено всего три конца, поэтому:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 1500/(1,73·380·0,85·0,82) = 3,27 (А)

Полученный ток 3,27 (А) соответствует номинальному току 3,26 (А), указанному на бирке.

2. Асинхронный двигатель АОЛ2-32-4 мощностью 3 (кВт)

Данный двигатель можно подключать в трехфазную сеть напряжением, как на 380 (В) звездой, так и на 220 (В) треугольником, т.к. в клеммник у него выведено 6 концов:

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·380·0,83·0,83) = 6,62 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 3000/(1,73·220·0,83·0,83) = 11,44 (А) — треугольник

Полученные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на бирке.

3. Асинхронный двигатель АИРС100А4 мощностью 4,25 (кВт)

Аналогично, предыдущему.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·380·0,78·0,82) = 10,1 (А) — звезда

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 4250/(1,73·220·0,78·0,82) = 17,45 (А) — треугольник

Расчетные значения токов при разных схемах соединения обмоток соответствуют номинальным токам, указанных на шильдике двигателя.

4. Высоковольтный двигатель А4-450Х-6У3 мощностью 630 (кВт)

Этот двигатель можно подключить только в трехфазную сеть напряжением 6 (кВ). Схема соединения его обмоток — звезда.

Iном = P2/(1,73·U·cosφ·η) = 630000/(1,73·6000·0,86·0,947) = 74,52 (А)

Расчетный ток 74,52 (А) соответствует номинальному току 74,5 (А), указанному на бирке.

Дополнение

Представленные выше формулы это конечно хорошо и по ним расчет получается более точным, но есть в простонародье более упрощенная и приблизительная формула для расчета номинального тока двигателя, которая наибольшее распространение получила среди домашних умельцев и мастеров.

Все просто. Берете мощность двигателя в киловаттах, указанную на бирке и умножаете ее на 2 — вот Вам и готовый результат. Только данное тождество уместно для двигателей 380 (В), собранных в звезду. Можете проверить и поумножать мощности приведенных выше двигателей. Но лично я же настаиваю Вам использовать более точные методы расчета.

P.S. А вот теперь, как мы уже определились с токами, можно приступать к выбору автоматического выключателя, предохранителей, тепловой защиты двигателя и контакторов для его управления. Об этом я расскажу Вам в следующих своих публикациях. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку сайта «Заметки электрика». До новых встреч.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Расчет номинального тока электродвигателя | Сайт электрика

Raschet-toka-elektrodvigatelyaПривет посетители сайта fazanet.ru, и в сегодняшней статье мы с вами разберём, как же сделать, этот непонятный расчёт тока электродвигателя. Каждый уважающий себя электромонтёр, робота которого связана с обслуживанием электрических, машин просто обязан это знать. Я в своё время тоже помню, что меня это очень сильно интересовало, когда меня перевили с одного цеха в другой. А конкретно именно работать электромонтёром.

Перед этим я уже немного затрагивал темы электродвигателей, когда писал о том как запустить асинхронные двигателей, и когда писал какие бывают номиналы электродвигателей.

Ну а теперь приступим конкретно к самому расчёту. Допустим: у вас есть трёхфазный асинхронный электродвигателей переменного тока, номинальная мощность, которого составляет 25 кВт, и вам хочется узнать какой же у него будет номинальный ток.

Для этого существует специальная формула: Iн = 1000Pн /√3•(ηн • Uн • cosφн),

Где Pн – это мощность электродвигателя; измеряется в кВт

Uн – это напряжение, при котором работает электродвигатель; В

ηн – это коэффициент полезного действия, обычно это значение 0.9

ну и cosφн – это коэффициент мощности двигателя, обычно 0.8.

Последние два значения обычно пишутся на заводской бирке, хотя они у всех двигателей практически одинаковые. Но все же нужно брать данные именно с заводской бирки на двигателе.

Zavodskie dannye elektrodvigatelya

Вот как на этой картинке все значения видны, а ток нет. Только если КПД написан 81%, то для расчёта нужно брать 0.81.

Теперь подставим значения Iн = 1000•25/√3 • (0.9 • 380 • 0.8) = 52.81 А

Тем, кто не помнит, сколько будет √3, напоминаю – это будет 1,732

Вот и всё, все расчёты закончены. Всё очень легко и просто. По моему образцу вы можете легко рассчитать номинальный ток электродвигателя, вам всего лишь нужно подставить своих данных.

Как определить ток электродвигателя на практике.

Ещё в заключении, хотел поделиться с вами, тем как я определяю приблизительное значение тока без всяких расчётов. Если реально посмотреть, что у нас с вами получилось при расчёте, то реально вид, что номинальный ток приблизительно в два раза больше чем его мощность. Вот так я определяю ток на практике, мощность умножаю на два. Но это только приблизительное значение.

А ток холостого хода будет обычно в два раза меньше, чем его мощность. Но про то, как определить эти значения, мы поговорим с вами в следующих статьях. Так что подписывайтесь на обновления и не забываете поделиться этой статьёй со своими друзьями в социальных сетях.

На этом у меня всё. Пока.

С уважением Александр!

Читайте также статьи:

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.

Асинхронный двигатель

| Двигатель переменного тока

Асинхронный двигатель — это электродвигатель, работающий от переменного тока. Это то, что мы называем двигателем переменного тока. Этот тип двигателя также известен как асинхронный двигатель.

Асинхронный двигатель основан на токах, индуцированных в роторе вращающимся магнитным полем статора. Вот почему это называется индукционной машиной. Чтобы иметь возможность индуцировать электрический ток в роторе, необходимо, чтобы ротор подвергался изменению магнитного потока, создаваемого статором с частотой мощности или синхронизма, ротор размагничивается, когда он достигает синхронизма, поскольку не видит изменения магнитного потока.По этой причине двигатель вращается с другой скоростью, чем поле статора, и поэтому вращается асинхронно.

Асинхронные или асинхронные двигатели, будучи прочными и дешевыми, являются наиболее широко используемыми двигателями в промышленности. В этих двигателях вращающееся поле имеет синхронизацию скорости в соответствии с частотой питающей линии.

Асинхронный двигатель — наиболее распространенный тип электродвигателя. В частности, трехфазный асинхронный двигатель является наиболее часто используемым типом двигателя в промышленности.Этот успех в основном обусловлен следующими причинами:

  • По сравнению с другими электродвигателями такой же мощности их стоимость ниже.
  • Это очень простые двигатели, очень удобные в обслуживании.
  • Асинхронный двигатель имеет лучшие характеристики по сравнению с однофазным двигателем. По этой причине однофазный двигатель используется в небольших бытовых приборах и приборах.

Важной особенностью асинхронных электродвигателей является то, что вы не можете постепенно изменять скорость или, следовательно, мощность.Рабочая скорость асинхронных двигателей зависит от частоты питания и количества полюсов.

Типы асинхронных двигателей

Классификация различных типов асинхронных двигателей зависит от используемого напряжения переменного тока:

  • Трехфазный асинхронный двигатель. Этот тип двигателя использует ток 400 В.
  • Однофазный асинхронный двигатель. Этот тип двигателя использует ток 230 В.

Трехфазный асинхронный двигатель может запускаться разными способами: звезда-треугольник, преобразователем частоты, сопротивлениями статора или резисторами ротора.Зависит от характеристик двигателя.

Трехфазный двигатель — это надежный двигатель, не требующий переключателя. Большинство трехфазных асинхронных двигателей имеют сбалансированную нагрузку. Это двигатели, которые потребляют одно и то же в трех фазах, независимо от того, соединены ли они звездой или треугольником. Напряжения в каждой фазе в этом случае равны результату деления линейного напряжения на корень из трех. Например, если линейное напряжение составляет 400 вольт, то напряжение каждой фазы составляет 230 вольт.

Двигатель с короткозамкнутым ротором

Двигатель с короткозамкнутым ротором — это тип асинхронного двигателя. В типе электродвигателя ротор состоит из ряда стержней, расположенных в канавках венца ротора, соединенных своими концами с двумя кольцами. Пусковой момент небольшой, а поглощаемая ими интенсивность высока.

Подавляющее большинство асинхронных двигателей имеют короткозамкнутый ротор.

Роторный двигатель с ротором

Двигатель с фазным ротором — это электродвигатель переменного тока. В этом типе двигателя в пазы венца ротора вставлены обмотки, соединенные общей точкой.Этот тип двигателя имеет несколько медных колец, называемых токосъемными кольцами, которые вращаются, при этом вал входит в контакт между ним и некоторыми щетками, которые позволяют соединять обмотки ротора с внешней стороной.

Преимущество ротора с фазной обмоткой состоит в том, что они позволяют осуществлять постепенный запуск с помощью резисторов ротора, в настоящее время при использовании электростартеров и инверторов они не нужны, а их производство очень ограничено.

.Асинхронные асинхронные двигатели

— электрические характеристики

В приведенной ниже таблице можно определить электрические характеристики асинхронных асинхронных двигателей 380 Напряжение .

380 Напряжение 50 Гц Двигатели обычно используются в Европе. Обратите внимание, что номинальное напряжение существующих систем 220/380 В и 240/415 В изменяется до рекомендованного IEC значения 230/400 В .

9007 5430

Номинальная мощность Номинальный ток
— I n
(A)
С прямым предохранителем
(A)
Star — Delta Started
(A)
Контактор звезда — треугольник
— I n
(A)
Автоматический выключатель
— I n
(A)
кВт л.с.
0.2 0,3 0,7 2 2 16
0,33 0,5 1,1 2 2 16
0,5 0,7 1,4 2 2 16
0,8 1,1 2,1 4 4 16
1.1 1,5 2,6 4 4 16
1,5 2 3,6 6 4 (16) 22 16
2,2 3 5,0 10 6 (16) 22 16
3 4 6,6 16 10 (16) 22 16
4 5.5 8,5 20 16 (16) 22 16
5,5 7,5 11,5 25 20 (16) 22 16
7,5 10 15,5 35 25 (25) 22 25
11 15 22,2 35 35 (40) 30 40
15 20 30 50 35 (40) 30 40
22 30 44 63 50 (63) 60 60
30 40 57 80 63 (63) 60 60
45 66 85 125 100 90 100
55 75 104 160 125 110 100
75 100 140 200 160 150 200
90 125 168 225 200 220 200
110 150 205 300 250 220 200
132 180 245 400 300 300 400
160 220 290 430 300 300 400
200 270 360 500 480 400
240 325 430 630 500 480 480

Пускатели односкоростного двигателя с полным напряжением

Полное напряжение пускатели (ручные и магнитные) подают полное напряжение непосредственно на клеммы двигателя.

Односкоростные пускатели двигателя с пониженным напряжением

Для некоторых машин или нагрузок может потребоваться плавный пуск и плавное ускорение до полной скорости.

Многие пускатели подают пониженное напряжение на обмотки двигателя, первичный резистор, первичный реактор, автотрансформатор и твердотельные устройства. Пускатели с частичной обмоткой и пускатели звезда-треугольник также могут обеспечивать пуск при пониженном напряжении, хотя технически они не являются пускателями пониженного напряжения.

Защита двигателя

Двигатели должны иметь собственную защиту, в параллельной цепи и в фидерной линии.Защита, обеспечиваемая плавкими предохранителями и автоматическими выключателями, защищает от неисправностей, вызванных коротким замыканием или заземлением, а также токами, превышающими значения для заторможенного ротора.

.

Системы пуска, отключения и защиты двигателей переменного тока

Асинхронные двигатели

Это руководство посвящено пусковым и тормозным системам и защите асинхронных двигателей всех типов. Защита двигателя необходима для обеспечения правильной работы установок и защиты машин и оборудования.

Системы пуска, отключения и защиты электродвигателей переменного тока AC motors starting, breaking and protection systems (with failure analysis) (с анализом отказов) (на фото: пускатель магнитного двигателя Nema компании Schneider Electric, напряжение катушки 240 В перем. Тока; реле перегрузки с установкой ампер 45–135 А)

Пусковые асинхронные двигатели

Когда двигатель включен, от сети возникает высокий пусковой ток , который может, особенно если участок линии электропередачи не соответствует требованиям, вызвать падение напряжения, которое может повлиять на работу приемника.Это падение может быть достаточно серьезным, чтобы его можно было заметить в осветительном оборудовании.

Чтобы преодолеть это, некоторые отраслевые правила запрещают использование двигателей с системами прямого пуска от сети свыше заданной мощности .

Существует несколько систем пуска, которые различаются в зависимости от характеристик двигателя и нагрузки. Выбор определяется электрическими, механическими и экономическими факторами. Тип нагрузки также важен при выборе системы запуска.

Прямой запуск

Это простейший режим, в котором статор напрямую подключен к сети.Мотор запускается со своими характеристиками.

Direct on-line motor starting scheme Схема прямого пуска двигателя

Когда он включен, двигатель ведет себя как трансформатор с его вторичной обмоткой, образованной клеткой ротора с очень низким сопротивлением, при коротком замыкании.

В роторе имеется высокий наведенный ток, который приводит к пику тока в сети:

  • Ток при пуске = Номинальный ток от 5 до 8 .
  • Средний пусковой момент: Тл при пуске = 0.От 5 до 1,5 номиналом T .

Несмотря на свои преимущества (простое оборудование, высокий пусковой крутящий момент, быстрый запуск, низкая стоимость), прямой пуск от сети подходит только когда:

  • Мощность двигателя мала по сравнению с мощностью сети, что ограничивает помехи от пускового тока,
  • Привод машины не требует постепенного ускорения или имеет демпфирующее устройство для ограничения толчка при запуске,
  • Пусковой крутящий момент может быть высоким, не влияя на работу машины или приводимую нагрузку.

AC motors starting, breaking and protection systems (with failure analysis) Системы пуска, отключения и защиты электродвигателей переменного тока (с анализом отказов).

Расчет времени пуска двигателя в первом приближении

Операции пуска двигателя

Проблемы, связанные с запуском двигателя, в основном связаны с типом двигателя, который определяется рабочим крутящим моментом двигателя «C M » , с режимом запуска и подключенной нагрузкой, которая имеет определенный момент нагрузки «C ”.

Calculation of motor starting time as first approximation Расчет времени пуска двигателя в первом приближении (фото: c-var.com)

Необходимый пусковой момент «C a » можно выразить как:

C a = C M — C L

и должен быть хорошо откалиброван, чтобы предотвратить его слишком низкое значение, чтобы запуск не был слишком долгим и тяжелым — что вызывает рисков повышения температуры для двигателя — или из-за слишком высокого уровня на соединениях или на работающих машинах ,

Общая кривая вышеупомянутых величин показана на Рисунке ниже.

Концепция времени запуска двигателя «ta» может быть связана с этой концепцией правильно откалиброванного запуска и может быть оценена, ссылаясь на концепции, связанные с динамикой движения, но также путем введения упрощающих гипотез, которые, однако, позволяют проводить оценку с помощью хорошее приближение.

Torque typical curves Torque typical curves Рисунок 1 — Типичные кривые крутящего момента

Можно связать момент ускорения, выраженный как разница между рабочим крутящим моментом двигателя и крутящим моментом нагрузки, с моментом инерции двигателя «J M » , из нагрузки “J L и угловой скорости двигателя, чтобы получить следующую формулу:

Motor acceleration torque

Motor acceleration torque

, где выражение «dω» принимает следующий вид:

dw

dw

и получается путем дифференцирования известного выражения для угловой скорости двигателя:

w formula

w formula

Посредством простых математических операций и применения метода интегрального исчисления можно сделать неизвестную величину «ta» явной с помощью следующего выражения:

ta formula

ta formula

Чтобы выразить значение ускоряющего момента, необходимо ввести некоторые упрощения:

Первый заключается в рассмотрении среднего значения рабочего крутящего момента двигателя, которое выражается как:

С М = 0.45 x (C с + C макс )

, где C S представляет пусковой момент и C max максимальный крутящий момент ;

Второй касается крутящего момента, обусловленного нагрузкой, и его можно исправить, применив коэффициент умножения KL, связанный с типологией нагрузки, как показано в таблице 1 ниже.

Таблица 1 — Значения коэффициента K L

Тип сопоставимых грузов
Коэффициент нагрузки Подъемник Вентиляторы Поршневые насосы Маховик
К L 1 0.33 0,5 0

Чтобы лучше понять значение коэффициента K L , мы связываем с типом нагрузки, указанным в таблице, крутящий момент, характеризующий начальную фазу нагрузки, с помощью следующих предположений:

  • Подъем = постоянный момент нагрузки во время ускорения
  • Вентиляторы = момент нагрузки с квадратичным увеличением при ускорении
  • Поршневые насосы = момент нагрузки с линейным увеличением во время ускорения
  • Маховик = момент нулевой нагрузки.

С этими допущениями, момент ускорения может быть выражен как :

Motor acceleration torque

Motor acceleration torque

Эти гипотезы позволяют получить время пуска двигателя с помощью следующей формулы

ta formula

ta formula

Время пуска позволяет определить, должен ли выполняться пуск в нормальном или тяжелом режиме, и правильно выбрать устройства защиты и переключения. Вышеупомянутые параметры, относящиеся к двигателю, предоставляются производителем двигателя.

В качестве примера в таблице 2 ниже показаны значения, которые эти параметры могут принимать для трехфазных асинхронных двигателей , которые широко используются и обычно присутствуют на рынке. Очевидно, что параметры, относящиеся к нагрузке, характеризуют каждое отдельное приложение и должны быть известны разработчику.

Таблица 2 — Типовые значения некоторых электрических и механических параметров трехфазного асинхронного двигателя

Typical values of some electrical and mechanical parameters of a three-phase asynchronous motor Typical values of some electrical and mechanical parameters of a three-phase asynchronous motor Таблица 2 — Типичные значения некоторых электрических и механических параметров трехфазного асинхронного двигателя (НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ)

Расчет времени пуска двигателя

Ссылаясь на данные вышеприведенной таблицы, вот пример расчета времени пуска двигателя в соответствии с теоретической обработкой , ранее разработанной .

Трехфазный асинхронный двигатель — 4 полюса Частота 160 кВт
Частота 50 Гц
Номинальная частота вращения 1500 об / мин
Скорость при полной нагрузке 1487 об / мин
Момент инерции двигателя Дж M = 2,9 кг 2
Момент инерции нагрузки Дж L = 60 кг 2
Момент нагрузки C L = 1600 Нм
Номинальный крутящий момент двигателя C N = 1028 Нм
Пусковой момент C с = 2467 Нм (C с = 2.4 х 1028)
Макс. крутящий момент C макс. = 2981 Нм (C макс. = 2,9 x 1028)
Нагрузка с постоянным крутящим моментом К L = 1

C согласно = 0,45 · (C S + C max ) — K L · C L = 0,45 · (2467 + 2981) — (1 · 1600) = 851,6 Нм

, из которых
т a = (2 · π · 1500 · (2.9 + 60)) / 60 · 851,6 = 11,6 с

Нагрузка с квадратичным возрастающим моментом K L = 0,33

C согласно = 0,45 · (C S + C max ) — K L · C L = 0,45 · (2467 + 2981) — (0,33 · 1600) = 1923,6 Нм

из которых
т a = (2 · π · 1500 · (2,9 + 60)) / 60 · 1923,6 = 5,14 с

Для обоих типов нагрузки расчетное время пуска двигателя соответствует инструкции производителя относительно максимального времени, допустимого для прямого пуска .Это указание также может служить ориентиром для правильной оценки устройства тепловой защиты, которое необходимо выбрать.

Ссылка // Трехфазные асинхронные двигатели: общие положения и предложения по согласованию защитных устройств — ABB

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *