Motorový štartovací prúd. Spúšťací prúd

S rastúcou rýchlosťou klesá frekvencia otáčania magnetického poľa vzhľadom na rotor. V dôsledku toho sa znižuje EMF a prúd rotora. Preto so zvyšovaním otáčok motora je možné postupne znižovať hodnotu odporu pri štartovaní v obvode navíjania rotora ( R"   ADD) bez obáv, že sa prúd motora zvýši na hodnoty, ktoré sú pre ne nebezpečné. S plne odvodeným odporom začínajúcim reostat ( R""   ADD = 0) štartovanie motora. Táto metóda vám umožňuje poskytnúť potrebný štartovací moment motora.

Keď sa uvádzajú do prevádzky akékoľvek zariadenia, mechanizmy alebo zariadenia, procesy prebiehajú v nich po určitý čas, ktoré sa nazývajú nestacionárne alebo štartovacie. Najznámejšie príklady zo života - od začiatku, napríklad od naloženého vozíka, po vlak, jasne vyplýva, že počiatočná energia zvyčajne vyžaduje viac než úsilie v budúcnosti.

Rovnaké javy sa vyskytujú aj v elektrických zariadeniach: svietidlá, elektrické motory, elektromagnety atď. Spúšťacie procesy v týchto zariadeniach závisia od stavu pracovných prvkov: vlákna filamentov žiarovky, stav magnetizácie jadra elektromagnetovej cievky, stupeň ionizácie medzistupňovej medzery atď. Napríklad, zvážte svietidlo žiarovky. Je dobre známe, že v chladnom stave má výrazne menší odpor, než keď je
  ohriata na 1000 stupňov. v prevádzke. Skúste vypočítať odpor
vlákno pre 100-žiarovú žiarovku je približne 490 ohmov a hodnota meraná ohmmetrom v pokojovom stave je menšia ako 50 ohmov. A najzaujímavejšia vec je spočítať počiatočný prúd a pochopíte, prečo sú zapnuté rozsvietené svetlá.

Ukázalo sa, že pri zapnutí dosahuje prúd 4 až 5 A, čo je viac ako 1 kW. Prečo sú 100-wattové žiarovky nesvietia "ankety"? Áno, len preto, že pri zahrievaní má závit žiarovky
rastúci odpor, ktorý sa stáva v ustálenom stave, je väčší ako počiatočná hodnota a obmedzuje prevádzkový prúd na približne 0,5 A.

Elektromotory majú najširšiu aplikáciu v strojárstve, preto znalosť vlastností ich štartovacích charakteristík má veľký význam pre správnu činnosť elektrických pohonov. Sklz a krútiaci moment na hriadeli sú hlavnými parametrami ovplyvňujúcimi štartovací prúd. Prvý spája rýchlosť otáčania elektromagnetického poľa s rýchlosťou rotora a klesá s rýchlosťou od 1 do minimálnej hodnoty a druhá určuje mechanické zaťaženie hriadeľa, maximum na začiatku štartu a maximálne na začiatku štartu a maximálne na začiatku štartu a na maximálnu hodnotu po plnom zrýchlení. v čase spustenia je ekvivalentom transformátora s krátkym sekundárnym vinutím. Kvôli jej malému
odpor počiatočného prúdu motora klesá spasticky desaťkrát nad prebytok jeho nominálnej hodnoty.

Napájanie prúdu na vinutie vedie k zvýšeniu nasýtenia jadra rotora magnetické polevýskyt emf samočinná indukcia, čo vedie k zvýšeniu induktivity
  odporový obvod. Rotor sa začne otáčať a koeficient sklzu klesá, t.j. motor zrýchľuje. V tomto prípade sa počiatočný prúd znižuje so zvyšujúcou sa odolnosťou voči ustálenej hodnote.

Zhoršujú sa problémy spôsobené nárastom nárazového prúdu
  v dôsledku prehriatia elektromotorov, preťaženia elektrických sietí v súčasnosti
štart, výskyt mechanického zaťaženia v spojených mechanizmoch, napríklad prevodoviek. Existujú dve triedy zariadení, ktoré riešia tieto problémy v modernej technológii - softstartéry a frekvenčné meniče.

Ich výberom je technický problém s analýzou mnohých prevádzkových
charakteristiky. Zaťaženie v reálnych podmienkach použitia elektromotorov je rozdelené do dvoch skupín: čerpadlo-ventilátor a všeobecné priemyselné. Softstartéry sa používajú hlavne na zaťaženie ventilátorov. Takéto regulátory obmedzujú počiatočný prúd na úrovni nie vyššej ako 2 nominálne hodnoty, namiesto 5-10 krát s normálnym štartom, zmenou napätia vinutia.

Najpoužívanejšími v priemysle sú elektromotory, ich jednoduchosť dizajnu a nízke náklady majú opačnú stranu - ťažké štartovacie podmienky, ktoré uľahčujú frekvenčné meniče. Zvlášť cenná vlastnosť frekvencie
  konvertory udržiavajú zapínací prúd pre
dlho - minútu alebo viac. Najlepšie príklady moderných snímačov sú inteligentné zariadenia, ktoré nielen regulujú štartovací proces, ale aj optimalizáciu spustenia pre akékoľvek prevádzkové kritérium: veľkosť a konzistencia štartovacieho prúdu, sklzu, krútiaceho momentu na hriadeli, optimálneho účinku atď.

odpaľovacie zariadenie vlastnosti motora .

Pri štarte rotora motora, pri prekonávaní momentu zaťaženia a momentu zotrvačnosti, zrýchľuje sa z rýchlosti n= 0   až do   n .   Slides sa mení z s   n = 1   až do s , Pri štartovaní musia byť splnené dve základné požiadavky: krútiaci moment musí poraziť viac ako odporový moment ( M  BP\u003e M  s) a štartovací prúd ja   n  by mala byť čo najmenšia.

V závislosti od konštrukcie rotora (skratované alebo fázové), výkonu motora, charakteru záťaže, rôznych spúšťacích metód sú možné: priamy štart, začať používať dodatočné odpory, štartovať pri zníženom napätí atď. Rôzne štartovacie metódy sú podrobnejšie rozpracované.

Priamy štart.   Spustenie motora priamym zapnutím napätia statorového vinutia sa nazýva priamy štart. Schéma priameho štartu je znázornená na obr. 3.22. Keď je nožový spínač v prvej chvíli zapnutý s = la redukovaný prúd v rotoru a rovnaký statorový prúd

, (3.37)

sú maximálne (pozri časť 3.19 s s = 1). Keď sa rotor zrýchľuje, skluzu klesá, a teda na konci štartovacieho prúdu je oveľa menej ako v prvom momente. Pri sériových motoroch s priamym štartom je násobok štartovacieho prúdu k = I P / I 1 ΝΜ = (5, ..., 7) a väčšia hodnota sa vzťahuje na motory s väčším výkonom.

Hodnota počiatočného krútiaceho momentu je od (3.23) s s = 1:

Z obr. 3.18 je vidieť, že počiatočný moment je blízky nominálnemu a oveľa menej kritickému. Pri sériových motoroch je počet nábehových krútiacich momentov М П / М НОМ = (1,0, ..., 1,8).

Tieto údaje ukazujú, že počas priameho spustenia siete, ktorá napája motor, dochádza k nárastu prúdu, čo môže spôsobiť taký výrazný pokles napätia, ktorý môžu ostatné motory poháňané touto sieťou zastaviť. Na druhej strane, vzhľadom na malý rozbehový krútiaci moment pri štartovaní pri zaťažení, motor nemusí prekonať moment odporu na hriadeli a nebude sa pohybovať. V dôsledku týchto nevýhod môže byť priamy štart použitý len pre motory s nízkym a stredným výkonom (až do 50 kW).

Štartovanie motorov so zlepšenými štartovacími vlastnosťami. Zlepšenie štartovacích vlastností asynchrónnych motorov sa dosiahne použitím efektu premiestnenia prúdu v rotoru vďaka špeciálnemu dizajnu veveričky. Účinok prúdového posunu je nasledovný: toková väzba a indukčný odpor X 2 vodičov v štrbine rotora sú vyššie, čím sú bližšie k dnu drážky (obrázok 3.23). Aj X2 je priamo úmerné frekvencii prúdu rotora.

Následne, keď je motor spustený, keď je s = 1 a f2 = f1 = 50 Hz, indukčný odpor X2 = max a pod vplyvom tohto prúdu je nútený do vonkajšej vrstvy drážky. Hustota prúdu j pozdĺž súradnice h je rozložená pozdĺž krivky zobrazenej na obrázku 3.24. V dôsledku toho prúd prechádza hlavne cez vonkajší diel vodiča, t.j. v dôsledku výrazne menšieho prierezu tyče a v dôsledku toho je aktívny odpor rotorového vinutia R2 oveľa väčší ako pri normálnej prevádzke. Z tohto dôvodu sa počiatočný prúd znižuje a počiatočný moment MP stúpa (pozri (3.37), (3.38)). Keď motor zrýchľuje, sklz a frekvencia prúdu rotora klesá a do konca štartu dosahuje 1 až 4 Hz. Pri takej frekvencii je indukčný odpor malý a prúd je rovnomerne rozdelený na celý prierez vodiča. S výrazne výrazným účinkom prúdového posunu je možné začať priamo na menších nárazových prúdoch a veľkých východiskových bodoch.

Pre motory s vylepšenými štartovacími vlastnosťami sú motory s rotormi s hlbokou drážkou, s dvojitou veveričkou a niektorými inými.

Obr.3.23 Obr. 3.24

Motory s hlbokými drážkami.   Ako je znázornené na obrázku 3.25, štrbina rotora je vytvorená vo forme úzkej štrbiny, ktorej hĺbka je približne 10 krát väčšia ako jej šírka. V týchto drážkach - trhliny vinutie v tvare úzkych medených pásov. Distribúcia magnetického toku ukazuje, že indukčnosť a induktívna odolnosť v spodnej časti vodiča je oveľa väčšia ako v hornej časti. Preto pri štartovaní je prúd presunutý do hornej časti tyče a odpor sa významne zvyšuje. Pri zrýchľovaní motora klesá skluza a hustota prúdu v priereze sa takmer zďaleka mení. Na zvýšenie účinku prúdového posunu sú hlboké drážky vytvorené nielen vo forme štrbiny, ale aj lichobežníkové. V tomto prípade je hĺbka drážky trochu menšia ako v obdĺžnikovom tvare.

Motory s dvojitou klietkou.   V takýchto motoroch sú vinutia rotora vytvorené vo forme dvoch článkov (obr.3.26): vo vonkajších drážkach 1   vinutie mosadzných vodičov je umiestnené vo vnútri 2   - navíjanie medených vodičov. Vonkajšie vinutie má teda väčší odpor než vnútorný. Počas spustenia sa vonkajšie vinutie zaisťuje veľmi slabým magnetickým tokom a vnútorné s pomerne silným poľom. V dôsledku toho je prúd nútený do vonkajšej bunky a počas vnútorný prúd  takmer nie.

Keď motor urýchľuje, prúd z vonkajšej bunky prechádza do vnútorného článku a pri s = s NOM preteká hlavne cez vnútornú bunku. Prúd vo vonkajšom článku je relatívne malý. Výsledný krútiaci moment krútiaceho momentu pozostávajúci z momentov z dvoch článkov je značne väčší ako pri motoroch normálneho konštrukčného riešenia a je o niečo väčší ako motor s hlbokou drážkou. Treba však mať na pamäti, že náklady na motory s dvojitým rotorom sú vyššie.

Začnite prepnutím statorového vinutia.

Ak počas bežnej prevádzky motora sú fázy statora spojené v trojuholníku, potom, ako je to znázornené na obrázku 3.27, počas štartovania sú spočiatku spojené do hviezdy. Najprv zapnite prepínač Q a potom prepnite prepínač S do spodnej polohy štart, V tejto polohe sú konce fáz X, Y, Z prepojené, t.j. fázy sú spojené hviezdou. V tomto prípade je napätie na fáze √ 3 krát menšie ako lineárne. V dôsledku toho je lineárny prúd pri štarte 3 krát menší, než keď je pripojený trojuholníkom. Keď rotor zrýchľuje na konci štartu, prepínač S sa presunie do hornej polohy a ako je zrejmé z obr. 3.27 sú fázy statora spojené v trojuholníku. Nevýhodou tejto metódy je, že počiatočný moment je tiež znížený o trikrát, pretože moment je úmerný štvorcu fázového napätia, čo je 3 krát menej, keď sú fázy spojené hviezdou. Preto je táto metóda použiteľná s malým záťažovým krútiacim momentom a iba pre motory, ktoré bežne pracujú pri pripojení statorových vinutia v trojuholníku.

Začnite s zahrnutím prídavných rezistorov do obvodu statora , (Obrázok 3.28). Pred štartom je spínač (štartér) v otvorenej polohe a spínač Q 1 sa zatvorí.

Súčasne sú do obvodu statoru zahrnuté prídavné odpory R DOB. V dôsledku toho je vinutie statora napájané nízkym napätím U 1n = U 1NOM - ja  n R ADD. Po akcelerácii motora sa spínač Q 2 zatvorí a vinutie statora sa zapne pre menovité napätie U 1NOM. Výber R DOB môže obmedziť počiatočný prúd na prípustný. Treba mať na pamäti, že moment pri štarte, úmerný U2 1P, bude menší a bude nominálny (U 1 P / U 1NOM) 2. Je dôležité poznamenať, že pri tejto metóde spustenia dochádza k výraznej strate odporu R DOB (R DOB ja  2 1n). Namiesto odporov R DOB môžete zapnúť cievky s indukčným odporom X DOB, blízko R DOB.

Použitie zvitkov umožňuje znížiť straty v počiatočnom odporu.

Fig.3.29 Obr.3.28

Spustenie autotransformátora.   Okrem týchto metód môžete použiť takzvaný štart autotransformátora.

Zodpovedajúca schéma je znázornená na obrázku 3.29. Pred spustením je prepínač S nastavený na 1 a potom sa zapne autotransformátor a stator je napájaný nízkonapäťovým U1P. Motor zrýchľuje pri zníženom napätí a na konci akceleračného spínača S sa posunie na 2   a stator je napájaný menovitým napätím U 1n.

Ak je transformačný pomer krokového zostupného transformátora n potom prúd ja  pri jeho vchode bude n   menej času. Navyše bude aj štartovací prúd n   krát menej, t.j. prúd pri štarte sa bude nachádzať n 2   krát menej ako pri priamom štarte.

Táto metóda, aj keď lepšia ako metóda uvedená v oddiele 3.1.7, je podstatne drahšia.

Motor štartujte s fázový rotor.

Motor s fázovým rotorom sa spustí zapnutím rozbehového odporu v obvode rotora, ako je znázornené na obrázku 3.30. Začiatky fáz vinutia rotora sú spojené s kontaktnými krúžkami a sú pripojené pomocou kefiek k počiatočnému odporu s odporom Rp.

Odolnosť štartovacieho reostatu voči vinutiu statora rp sa vypočíta tak, že začiatočný moment je maximálny, t.j. rovnaké ako kritické. Od začiatku spustenia snímku s P  = 1, potom s P = 1 = s k  , rovnosť M P = M P max = M K  bude poskytnutá. potom .

Motor sa štartuje podľa krivky uvedenej na obrázku 3.31. V čase spustenia je pracovný bod na mechanickej charakteristike v polohe a , a pri zrýchľovaní motora sa pohybuje pozdĺž krivky 1 čo zodpovedá plne spínanému reostatu. Momentálne zodpovedá bodu e  , prvá fáza reostatu je zapnutá a moment sa náhle zvýši na bod b - prevádzkový bod motora prechádza na krivku 2; v momente času zodpovedajúceho bodu d je vypnutá druhá fáza reostatu, pracovný bod prechádza do bodu s  a motor prejde do prirodzenej charakteristiky 3 a potom do bodu f. Reostat je skratovaný, vinutie rotora je skratované a kefy sú zasunuté z krúžkov.

Fázový rotor teda umožňuje bežať asynchrónne motory  vysoký výkon s obmedzeným rozbehovým prúdom. Táto metóda spustenia je však spojená s významnými stratami v štartovacom rezistore. Okrem toho motor s fázovým rotorom je drahší ako motor vo veveričke. Preto sa motor s fázovým rotorom používa len pri vysokom výkone a vysokých požiadavkách na pohon.