Статті, Методи пуску асинхронних електродвигунів
Мало і велике ковзання
Пускові характеристики двигуна визначають межі для запуску під повною або зниженою напругою. Це особливо важливо враховувати у випадках, коли потрібно:
- Мінімізувати пусковий струм
- Збільшити стартовий момент.
Конструкція ротора впливає пускові характеристики двигуна. Від конструкції статора залежить робота двигуна на повній швидкості. Форма, розміщення і матеріал стрижнів ротора впливають на характер струмів, що протікають по них, і на стартовий момент, відповідно.
Типові параметри двигуна
Пускові характеристики двигуна можна визначити, виходячи з його специфікації. Ця таблиця відображає параметри різних двигунів потужністю 110 кВт.
ТЗР – струм заблокованого ротора; ТПН - струм під повним навантаженням; МЗР - момент заблокованого ротора; МНН - момент під повним навантаженням. Крайня права колонка таблиці - момент двигуна при обмеженні пускового струму на рівні 300% від номінального.
Максимальний пусковий струм двигуна під повною напругою визначається струмом заблокованого ротора (ТЗР). Рівень ТЗР різний щодо різних типів двигунів. Наприклад, у двигуна «H» стартовий струм на 55% більший у порівнянні з двигуном «E».
Пусковий момент характеризується Моментом Заблокованого Ротора (МЗР). МЗР значно варіюється у різних двигунів. Наприклад, пусковий момент двигуна «А» вдвічі вищий, ніж у двигуна «I».
При визначенні пускової характеристики двигуна необхідно одночасно враховувати і ТЗР та МЗР. У цьому прикладі двигуни ранжуються по моменту при струмі, що дорівнює 300% від номінального. (Див. останню колонку на попередніх таблицях).
Момент змінюється пропорційно квадрату струму.
ДвигуниBтаGвидають практично однаковий момент при повній напрузі. Однак, при струмі 3xТПН двигунBвиробляє на 60% більший стартовий момент.
Як розрахувати пусковий момент
Виконуйте рекомендації в даному прикладі для розрахунку пускового моменту для двигунівB,CіDпри 3xТПН.
Ввибираючи двигун з малим струмом заблокованого ротора (ТЗР) при високому моменті заблокованого ротора (МЗР), можна досягти:
- Зниження пускового струму.
- Збільшення пускового моменту.
- Зменшення видатків на софт-стартер (за рахунок його ціни).
Пуск при повній напрузі
При подачі напруги живлення на двигун струм миттєво зростає до рівня ТЗР. Це викликає небажані джерела живлення перехідні процеси. У міру збільшення швидкості двигуна струм поступово падає. Навантаження двигуна впливає тільки на час прискорення, але не на амплітуду струму, яка завжди дорівнює ТЗР.
При подачі напруги живлення на двигун момент миттєво зростає рівня МЗР. Це спричиняє перехідні ударні навантаження, які можуть пошкодити обладнання. Зазвичай, перш ніж досягти значення максимального моменту (незадовго до набору максимальної швидкості) момент падає від рівня МЗР до рівня граничного перевантажувального моменту.
Обмеження при пуску з повною напругою
1.Кидок струму2.Амплітуда струму3.Кидок моменту4.Амплітуда моменту
Пуск при зниженій напрузі може допомогти подолати ці обмеження шляхом поступового збільшення напруги.
Пусковий струм знижується.
Знижується також і пусковий момент пропорційно квадрату зниження струму.
Струм можна обмежувати тільки до того рівня, коли момент на валу двигуна ще перевищує момент навантаження (жовтакрива).
Пристрої пуску зі зниженою напругою
Електромеханічні:
- Автотрансформатор
- Опір у ланцюгу статора
- Перемикання зірка/трикутник
- Тиристорний софт-стартер
Автотрансформатори
Ці пристрої призначені зниження напруги на період пуску двигуна. Трансформатор має безліч відводів, що дозволяє встановити напругу запуску.
Струм двигуна знижується за рахунок зниження напруги та додатково за рахунок впливу самого трансформатора на лінійний струм.
Обмеження:
- Кількість відводів
- Кількість пусків за годину
- Момент знижується у всьому діапазоні швидкостей
- Дороге обладнання
Початкова стартова напруга визначається шляхом вибору відведення від обмотки трансформатора, а час пуску задається таймером. Якщо стартова напруга замала, або неправильно заданий час пуску, перехід на повну напругу буде здійснюватися на швидкості меншій, ніж номінальна, що тягне за собою кидок струму і моменту.
Резистори підключаються послідовно вкожну фазу між лінійним контактором та двигуном.
Падіння напруги на резисторах викликає зниження напруги, що прикладається до обмоток двигуна, завдяки чому знижується пусковий струм і момент.
Задано пусковий струм 400% від номінального.
Обмеження:
- Важко змінити опір
- Розсіюється багато тепла
- Обмежена кількість пусків за годину
- Пускова характеристика змінюється від пуску до пуску, якщо резистори не встигли повністю охолонути.
- Важко запустити двигун із високо інерційним навантаженням
Задано пусковий струм 350% від номінального.
Стартова напруга визначається опором резисторів, що застосовуються. Якщо їх опір буде занадто високим, моменту двигуна буде недостатньо, щоб розігнати його додаткову швидкість. Час пуску зі зниженою напругою контролюється встановленим таймером. Якщо часу буде занадто мало, двигун не набере максимальної швидкості до моменту шунтування резисторів.
Спочатку двигун підключається «зіркою», а потім після закінчення встановленого часу відключається від мережі і перепідключається в з'єднання «трикутником».
Лінійний струм і момент двигуна в з'єднанні «зірка» становить одну третину порівняно зі з'єднанням «трикутником», коли на обмотки подається повна напруга.
У цьому прикладі у поєднанні обмоток «зіркою» момент недостатній для розгону даного навантаження. Переключення на з'єднання трикутник відбувається занадто рано (ковзання 60%).
Обмеження: - Неможливо налаштувати. - Розрив ланцюга в момент перемикання з «зірки» на «трикутник» викликає кидки струму та моменту.
Перехідний розрив ланцюга
Перехідний розрив ланцюга виникає, коли пускач проходить стадію відключення двигуна при перемиканні обмоток:
Стадія [1]: підключення зі зниженою напругою («зіркою»);Стадія [2]: відключення від зниженої напруги (розрив ланцюга);Стадія [3]: підключення до повної напруги («трикутником»).
Запуск з перехідним розривом ланцюга викликає дуже високі перехідні струми та момент, що може навіть згубніше впливати на джерело живлення та механічне обладнання, ніж пуск з повною напругою.
Коли двигун, що обертається, відключається від мережі, він починає працювати в режимі генератора. Амплітуда вихідної напруги при цьому може зрівнятися з напругою джерела живлення. Тому в момент замикання контактора на клемах двигуна може бути все ще суттєва напруга, при чому рівна по амплітуді напрузі живлення, але не збігається з ним по фазі.
Можна вважати, що перепідключення двигуна в такому випадку відбувається з подвоєною напругою живлення, що викликає подвійний струм заблокованого ротора і перехідний момент, що в чотири рази перевищує момент заблокованого ротора.
Софт-стартер
Софт-стартер управляє напругою, що подається на двигун, за допомогою напівпровідникових ключів змінного струму (тиристорів), послідовно підключених в ланцюг живлення двигуна.
- Мінімально можливий пусковий струм
- Немає кидків струму
- Немає кидків моменту
- Хороші характеристики пускового моменту
Характеристики двигуна визначають результати, які можуть бути досягнуті за допомогою софт-стартеру.
Приділіть особливу увагу параметрам двигуна, якщо:
- Важливомінімізувати пусковий струм
- Важливо максимально збільшити пусковий момент
- Маєте справу з великими двигунами (200 кВт і більше)
Технічно, софт-старт – це найкраще рішення для запуску двигуна зі зниженою напругою. Комутація з'єднання обмоток в послідовності «зірка-трикутник» є найменш дорогими найчастіше використовуваним способом запуску двигуна. Однак, його робочі характеристики далекі від досконалості.