Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
За рік на Львівщині. встановили 41 побутову сонячну станцію
20.02.2017р.

У 2016 році на Львівщині 41 домогосподарство встановило...

Збільшено частку «атома» в енергетиці до 60%
16.02.2017р.

Україна різко збільшила частку атомної енергетики у...

Трансформатори для Саудівської Аравії
16.02.2017р.

Нещодавно ПАТ «Запоріжтрансформатор» (ЗТР) успішно...

Як збалансують виробництво і споживання електроенергії
16.02.2017р.

Запровадження тимчасових надзвичайних заходів на...

Раритетні електромобілі у Львові
15.02.2017р.

Днями у Львові презентували новий туристичний...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

19657
02.07.2009р. |
Пуск асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором

З-посеред багатьох типів електричних двигунів постійного чи змінного струму найпростішу конструкцію мають асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором (АДКР). Простота будови зумовлює їх відносно низьку собівартість, надійність та незначні витрати під час експлуатації. Ці переваги АДКР зумовили їх масове застосування. Донедавна значним недоліком АДКР були труднощі організації схеми регулювання їх частоти обертання, проте наявність серійних пристроїв перетворення частоти із відповідною зміною напруги живлення двигуна усунула цю проблему.

Однак у переважній більшості випадків АДКР використовуються як електропривід без регулювання частоти обертання, і тут незважаючи на усі позитивні сторони застосування АДКР з’являється їх суттєвий недолік – проблема пуску.

Розглянемо дві з основних характеристики асинхронних двигунів: струмову та механічну. Перша – залежність струму І, а друга – залежність моменту М від частоти обертання ротора n (рис. 1 та рис. 2). Наведені характеристики, які зняті за номінальної напруги мережі Ue, ще називають природними.
Для струмової характеристики показовою є кратність максимального пускового струму (n=0) до номінального струму, яка може становити 6÷7, а то й 10-кратної величини. Поряд з максимальним виникає імпульсний струм, що може перевищувати номінальний у 14 раз як явище перехідного процесу, оскільки напруга на двигуні в момент пуску відсутня.

Криву моменту яскраво характеризує кратність пускового (стартового) моменту у відношенні до номінального обертального моменту. Цей показник є визначальним, коли йдеться про вибір методу пуску АДКР. Стартовий обертовий момент двигуна суттєво залежить від номінальної потужності двигуна. Для двигунів порядку 30 кВт його кратність становить від 2,0 до 2,5, для двигунів потужністю до 250 кВт його значення становить 1,5÷2,0.

Двигуни великої потужності, зазвичай, мають невеликий стартовий обертовий момент, інколи навіть менший від номінального. Такий двигун неможливо запустити під навантаженням навіть шляхом прямої подачі номінальної напруги. На пускові струми та обертовий момент впливає конструкція ротора (круглий паз, двоклітковий ротор тощо). Ці параметри суттєво відрізняються у різних виробників за однакової номінальної потужності двигуна.

Зазначимо, що використовувати плавний пуск з метою зменшення пускового струму у разі навантаження близького до номінального можна лише у випадку, якщо двигун має високий природний стартовий момент. Інакше доведеться подбати про заміну двигуна. З іншого боку, прямий пуск ненавантаженого двигуна може викликати проблеми із надлишковим обертовим моментом, що призводить до різкого удару по валу механізму, який приводиться в рух, з усіма негативними наслідками.

Пуск прямою подачею напруги

Нині цей метод є найрозповсюдженішим. Пускове обладнання складається з головного контактора і теплового або електронного реле перевантаження (рис. 1).

Прямий пуск є небажаним, якщо підстанція, що живить мережу, є малопотужною і достатньо завантаженою. У цьому випадку при прямому пуску АДКР можливе пониження напруги мережі. Низка випадків не допускає прямого пуску. В такому разі вдаються до інших методів пуску АДКР, а саме, пуск:

– перемиканням з’єднання обмоток з зірки на трикутник;

– введенням в коло живлення реакторів;

– пониженням напруги, застосовуючи автотрансформатор;

Рис. 1. Однолінійна схема прямого пуску: КМ1 - головний контактор; FP1 - реле перевантаження;

М1 - АДКР.

– з застосуванням перетворювача частоти;

– за допомогою спеціального пристрою плавного пуску.

Ознайомимося ближче з цими методами пуску АДКР.

Пуск перемиканням з’єднання з „зірки” на „трикутник”

Однолінійна схема пуску перемиканням з „зірки” на „трикутник” наведена на рис. 2. Схему можна використовувати при напрузі мережі, що вимагає з’єднання обмотки статора в робочому режимі в трикутник. Такий пуск еквівалентний пуску при пониженій в  разів напрузі (з’єднання зіркою). При цьому максимальний пусковий струм становитиме близько 30% від пускового струму, що виникає при прямому пуску.

Рис. 2. Однолінійна схема пуску перемиканням з “зірки” на “трикутник”:КМ1 – головний контактор;КМ2 – контактор з’єднання зіркою; КМ3 – контактор з’єднання трикутником; FP1 – реле перевантаження

Подібно зменшується і величина стартового пускового моменту порівняно з прямим пуском. Тому цей спосіб застосовують лише при незначних навантаженнях зі сторони механізму у момент пуску.

Сфера застосування. Оскільки від початку пуску аж до перемикання обмоток з „зірки” на „трикутник” обертовий момент двигуна є низьким, то гальмівний момент механізму повинен залишатись на цьому етапі пуску меншим, ніж обертовий. Подібний режим прекрасно підходить для двигунів, що приводять механізми, які на етапі пуску не створюють гальмівних зусиль, до них належать:

– механічні верстати;

– відцентрові вентилятори, помпи, компресори;

– деревообробні верстати.

Звернемо увагу, щоби попередити великий накид струму у момент перемикання з „зірки” на „трикутник”, двигун повинен розвивати частоту обертання, що становить 80-85% номінальної.

Автотрансформаторний пуск

Цей метод пуску дає змогу зменшити пускові струми за рахунок подачі на двигун під час пуску пониженої напруги. На відміну від схеми перемикання з „зірки” на „трикутник”, яка вимагає з’єднання обмотки двигуна у робочому режимі тільки „трикутником”, автотрансформаторний пуск таких умов не ставить. Схема автотрансформаторного пуску наведена на рис.3. Весь час в процесі пуску двигун живиться від автотрансформатора Т1 (контактори КМ2 та КМ3 – замкнені). Понижена автотрансформатором напруга може бути сталою або змінюватися залежно від умов виробництва.

Після того, як двигун досягне 80–95% номінальної частоти обертання, контактор ”зірки” КМ2 розмикається, а головний контактор КМ1 вмикається. Понижена напруга зменшує відповідно пусковий струм, а також пусковий момент пропорційно квадратові напруги. Якщо умови виробництва вимагають регулювання напруги в процесі пуску, то це, в свою чергу, вимагатиме додаткових капіталовкладень на апарати перемикання на відпайках автотрансформатора та відповідний блок керування. Тому при всіх функціональних перевагах автотрансформаторного пуску (у тому числі й збереження синусоїдної напруги на двигуні) витрати на його обладнання часто не дають змогу йому конкурувати з відносно дешевими і компактними напівпровідниковими пристроями плавного пуску, які розглядаються нижче.

Перетворювач частоти

Перетворювач частоти, інколи його ще називають приводом змінної частоти (ПЗЧ) складається з двох основних блоків: блока перетворення змінної напруги (50 Гц) у постійну та блока перетворення постійної напруги у змінну (інвертор) з регульованою частотою 0÷250 Гц.

Суттєвою функціональною перевагою ПЗЧ є можливість отримати високий стартовий момент (близький до максимального) навіть у разі, якщо природний стартовий момент менший, ніж номінальний, при цьому пусковий струм може становити 1–1,5 номінального. За допомогою ПЗЧ можна здійснити м’яку зупинку, що дуже корисно при зупинці стрічкових конвеєрів, які транспортують хрупкі матеріали тощо.

Рис. 3. Однолінійна схема автотрансформаторного пуску: КМ1 – головний контактор; КМ2, КМ3 – контактори вмикання автотрансформатора; FP1 – реле перевантаження; Т1 – автотрансформатор

У більшості випадків ПЗЧ використовують лише для пуску та зупинки двигуна, не зважаючи на те, що швидкість двигуна під час роботи регулювати не потрібно. Безумовно, це вимагатиме дорожчого обладнання, ніж потрібно (вартість перетворювачів частоти в 3–4 рази вища від вартості пристроїв плавного пуску). Як правило, разом з ПЗЧ встановлюють фільтри для зменшення рівня випромінювань і гармонік, що генеруються.

Система плавного пуску

Розглянемо систему плавного пуску виробництва АВВ – знаного світового виробника електротехнічного і енергетичного обладнання. Систему пуску АДКР при застосуванні автотрансформаторів з відпайками, по суті, можна було б назвати системою плавного пуску. Проте вже традиційно, системою плавного пуску називають таку систему, в якій роль регулятора напруги виконують напівпровідникові елементи тиристори, керовані електронним контролером на підставі значень струмів і напруг. Контролер веде також розрахунок різних величин, наприклад, коефіцієнта потужності, активної потужності; його можна використовувати для зберігання передісторії та протоколу подій тощо. Всі складові будови пристрою розташовані в одному корпусі. В процесі пуску тиристори спочатку пропускають частинку напруги, а потім її все збільшують відповідно до заданого часового графіка процесу пуску.

В режимі зупинки тиристори спочатку повністю відкриті, а далі в процесі зупинки, напруга зменшується відповідно до заданого часового графіка процесу зупинки. Можливість плавної зупинки є важливою перевагою системи. Так, при раптовій зупинці насоса, що помпує рідину, спочатку спостерігається потужний гідравлічний удар; можуть мати місце серйозні прикрі наслідки при раптовій зупинці транспортера.

Загалом під системою плавного пуску розуміють весь набір комутуючої, захисної та іншої апаратури, проте на практиці широкого вжитку набула назва „система плавного пуску”, що стосується суто самого пристрою, що є не зовсім коректною.

Наголошуємо, що принциповим у роботі пристроїв плавного пуску є просте налагодження пускових струму і обертального моменту, а також м’якої зупинки за рахунок регулювання напруги на затискачах двигуна.

Загальні проблеми при старті та зупинці двигунів з використанням різних методів пуску для зручності аналізу зведені у таблицю.


Проблема

Прямий пуск

„Зірка” – „трикутник”

Перетворю-вач частоти

Пристрої плавного пуску

Проковзування ременів та зношування підшипників

є

середня

не має

не має

Великий пусковий струм

є

не має

не має

не має

Велике зношування і тертя в редукторах

є

середня

не має

не має

Пошкодження виробів під час зупинки

є

є

не має

не має

Гідравлічний удар в трубах в разі зупинки

є

є

краще
вирішення

мінімальна

Пікові навантаження в трансмісії

є

є

не має

не має

Сфери застосування пристроїв плавного пуску. Оскільки різні механізми створюють різні умови навантаження на двигуні, розглянемо найбільш розповсюджені з них. До уваги належить брати два фактори:

– гальмівний обертовий момент навантаження або пряме гальмівне зусилля на валу двигуна;

– момент інерції обертових мас механізму чи маховика.

Для розгону двигун повинен долати опір навантаження, тобто мати достатній розганяльний момент – це різниця між досяжним обертальним моментом і гальмівним моментом навантаження.

До уваги треба брати й інерцію мас: що вона більша, то більший час пуску цього ж двигуна.

Пристрої плавного пуску компанії АВВ можуть пристосуватися до будь-яких умов пуску, як без навантаження, так і з повним навантаженням, очевидно за відносно великого природного стартового моменту АДКР.

Розглянемо більш детально плавний пуск об’єктів, що мають подібні гальмівні механічні характеристики:

– відцентровий вентилятор, відцентрову помпу, компресор, для яких характерним є незначний гальмівний момент на старті;

– стрічковий конвеєр, який створює постійний незалежний від швидкості гальмівний момент, величина якого залежить від завантаженості конвеєра.

У першому випадку шляхом вирішення проблем є зменшення обертального моменту двигуна в процесі пуску зменшенням напруги на початковій стадії пуску, щоб запобігти ударові по валу механізму, але водночас достатньо високою для розкручування об’єкта.

У другому випадку, використовуючи пристрій плавного пуску компанії, параметри налагодження плавного пуску дають змогу налаштувати обертовий момент таким чином, щоб він точно відповідав значенню, необхідному для пуску конвеєра. В результаті мінімізується навантаження на редуктори і попереджується проковзування ременів, що мінімізує експлуатаційні витрати.

Як вибрати пристрій плавного пуску для різних сфер застосування

Переважно пристрої плавного пуску (ППП) вибирають виходячи з номінальної потужності двигуна. У деяких випадках необхідно вибрати пристрій з потужністю вищою за номінальну потужність двигуна (пуск під великим навантаженням, багато пусків на годину тощо).

У таблиці подані короткі вказівки зі швидкого вибору ППП компанії АВВ.


Нормальний пуск

Пуск при великому навантаженні

Типове застосування:
поворотний привод;
компресор;
ліфт;
відцентрова помпа;
стрічковий конвеєр (короткий);
ескалатор.
Вибір
Виберіть ППП, виходячи з номінальної потужності.
Для пристрою із вмонтованим захистом від перевантажень виберіть клас спрацювання 10.

Типове застосування
відцентровий вентилятор;
подрібнювач; міксер;
стрічковий конвеєр (довгий);
млин;
змішувач.

Вибір
Для звичайних ППП вибирайте на один розмір більший, ніж номінальна потужність.
Для ППП, спеціальнопризначених для пуску під великим навантаженням, вибирайте пристрій, виходячи з номінальної потужності двигуна.
Для пристрою із вмонтованим захистом виберіть клас спрацювання 30.

Якщо передбачається більше, ніж шість пусків на годину, вибирайте пристрій на один розмір більший від сказаного вище.

Основні налагоджування пристроїв плавного пуску

Розглянемо коротко опис деяких основних параметрів налагоджування, які є у більшості ППП. Залежно від типу пристрою і виробника, можуть бути й інші параметри нелаштування. Пристрої можна налаштовували регулювальними потенціометрами, зміною положення DIP-перемикачів, за допомогою клавіатури тощо.

Схема процесу вмикання, вимикання та початкової напруги: Uе – основна напруга живлення двигуна

Час процесу вмикання – це час, за який ППП збільшить напругу на виході від початкової до повної. Якщо двигун не навантажений, час пуску, можливо, виявиться меншим від заданого, а якщо двигун сильно навантажений, то час пуску виявиться більшим. Занадто великий час пуску призведе до перегріву пристрою і спрацювання захисту.

Час процесу вимикання використовують, якщо необхідна плавна зупинка двигуна.

Початкова напруга – це точка напруги, з якої ППП починає або завершує процес вмикання або вимикання. Оскільки обертовий момент пропорційний квадрату напруги, то при надто низькій напрузі двигун може не почати обертатись, це також спричиняється до перегріву. Справді, якщо, наприклад, початкова напруга становить 25%, то стартовий момент складатиме (0,25)2 ≈ 0,06, тобто лише 6% від стартового при повній напрузі.

Індикація

Засоби індикації в ППП у пристроях різного типу і різних виробників можуть суттєво відрізнятись. Розглянемо найбільш розповсюджені:

УВІМКНЕНИЙ – означає, що напругу живлення подано на пристрій і він готовий до пуску двигуна;

РОБОЧИЙ РІВЕНЬ – процес пуску завершений і досягнуто рівня повної напруги. Якщо з метою розвантаження тиристорів використовується шунтувальний контактор, він буде увімкнений в цей момент часу;

НЕСПРАВНІСТЬ – може означати несправності різного роду. Наприклад, внутрішня несправність самого пристрою, несправність у системі живлення (втрата фази, перекошування фаз тощо) або двигуна (двигун не під’єднаний, обрив фази обмоток тощо);

ПЕРЕГРІВ – означає, що перегрівся ППП, наприклад, через занадто часті пуски, перевищення номінального струму, затяжний процес пуску тощо.

Основні налаштування пристроїв плавного пуску для різних видів навантаження.

Необхідні налаштування ППП будуть відрізнятися у різних випадках застосування, залежно від типу навантаження на двигун тощо. У таблиці наведено параметри налагодження, які є тільки рекомендованими і можуть змінюватись у різних ситуаціях, тому усі їх треба перевіряти індивідуально.

Параметри налагодження пристроїв плавного пуску


Вид навантаження

Час процесу старту, с 

Час процесу зупинки, с

Початкова напруга Uini,%

Поворотний механізм

10

0

30

Відцентровий вентилятор

10

0

30

Відцентровий насос

10

20

30

Центрифуга

10

0

40

Стрічковий конвеєр

10

0*

40

Дробарка

10

0

60

Ескалатор

10

0

30

Тепловий насос

10

20

30

Гідронасос

10

0

30

Підйомники

10

10

60

Млин

10

0

60

Поршневий компресор

10

0

30

Обертовий конвертер

10

0

30

Скрепер

10

10

40

Турбінний компресор

10

0

40

Шнековий конвеєр

10

10

40

Змішувач

10

0

60

Ненавантажений двигун

10

0

30

* При роботі з крихкими матеріалами, задавайте 10 секунд.

Напруги

У системах плавного пуску, крім основної, що живить двигун, використовується ще дві напруги: одна з них для живлення електронних компонентів пристрою, а інша – керування для старту і зупинки ППП. Назва і використання цих напруг визначається стандартом ІЕС таким чином:

Uе – основна напруга живлення двигуна, яка подається на основний контур (тиристори) ППП. Звичайно перебуває у межах 200–690 В;

Us – напруга живлення електронних компонентів внутрішніх схем ППП. Її межі 110–120 В або 220–240 В;

Uс – напруга керування як команда пуску чи зупинки ППП. Перебуває в межах 24–480 В і може бути змінною або постійною.

Варіанти подачі напруг в системі плавного пуску.

Способи вмикання пристроїв плавного пуску

Останні покоління ППП деяких виробників (наприклад, ППП компанії АВВ серії PSS18/30…300/515 та PSTB) мають два способи вмикання:

– в лінію живлення, що є найбільш розповсюдженим методом;

– в з’єднання „трикутником” (якщо напруга мережі вимагає з’єднання обмотки в „трикутник”).

Способи вмикання ППП: а) - в лінію; б) - в "трикутник"

ППП, вибраний для вмикання в лінію живлення, повинен витримувати номінальний струм двигуна.
Вмикання в з’єднання „трикутником” дає змогу використовувати менш потужні пристрої, що знижує собівартість системи.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

http://www.eltema.com.ua/


 

Теги та ключові фрази
схема пуску ад з фазним ротором, пусковий струм асинхронного двигуна зменшення, автотрансформаторний пуск АД, , пуск асинхронного двинуна схема, пуск асинхронного двинуна, способи пуску АД, способи пуску для асинхронних двигунів з короткозамкнутим і фізичним роторами, пуск двигунів з фазним ротором, способи пуску трифазного асинхронного двигуна


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.