Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что такое самозапуск асинхронного двигателя


Самозапуск двигателей, условия, причины, характеристики асинхронного двигателя

Перевод питания с рабочей линии (трансформатора) на резервную линию (трансформатор) сопровождается кратковременным перерывом питания. За это время частота вращения двигателей уменьшается. Если перерыв продолжителен, то двигатели останавливаются полностью. При восстановлении напряжения по резервной линии двигатели снова запускаются и разворачиваются до рабочей частоты вращения. Этот процесс называют самозапуском двигателей.

Условия самозапуска двигателей значительно отличаются от условий нормального пуска, что обусловлено одновременностью разворота всех двигателей, которые переводятся на резервное питание.

В момент пуска из сети потребляется ток в 4 — 5 и более раз выше номинального значения тока двигателя. Пусковой ток создает дополнительное падение напряжения, например в трансформаторе, от которого питается двигатель. Мощность двигателя, как правило, меньше мощности трансформатора, поэтому дополнительное падение напряжения в трансформаторе составляет незначительную величину. Можно считать, что пуск одного двигателя происходит при номинальном напряжении.

В таком случае асинхронный момент двигателя в 1,5 — 2,0 раза превосходит момент нагрузки и под действием значительного избыточного момента происходит быстрый разворот двигателя (рис. 1.3).

Рис.1.3. Характеристики асинхронного (кривые 1. 2) и тормозного (кривая 3) моментов асинхронных двигателей

При одновременном запуске всех двигателей дополнительное падение напряжения в трансформаторе может быть значительным. Действительно, если предположить, что вся нагрузка на трансформаторе состоит только из двигателей, пусковой ток может в 4 — 5 раз превосходить номинальный ток трансформатора. Реактивный характер периодической составляющей пускового тока приводит к значительном)’ уменьшению модуля напряжения.

При пониженном напряжении асинхронный момент двигателя уменьшается (кривая 2). пуск двигателя затягивается, а в особо тяжелых случаях двигатели могут не запуститься.

Допустимое вр«и запуска электродвигателей для элеклросташган со средними параметрами пара составляет 30 — 35 с [6] и определяется условиями нагрева двигателей. Ятя станций с блоками высокого давления пара допустимое время самозапуска уменьшается до 10 — 15 с и определяется сохранением технологического процесса котлоагрегата из-за прекращения подачи питательной воды. На атомных электростанциях, особенно оборудованных главными циркуляционными насосами с малыми вращающимися массами, допустимое время самозапуска сокращается до 1 — 5 с. При большем времени самозапуска возможно прекращение циркуляции теплоносителя через активную зону реактора с последующим его отключением от аварийной защиты.

Такое резкое сокращение допустимого времени самозапуска на АЭС заставляет снижать все возможные задержки в процессе восстановления резервного питания — применять быстродействующую ретейную защиту, оставлять для самозапуска только ответственных потребителей, иметь запас по мощности у резервного трансформатора и даже учитывать сопротивление кабеля от резервного трансформатора до потребителя.

На рис. 1.4 показаны диаграммы изменения напряжения, тока и частоты вращения двигателей при их переходе на резервное питание. После отключения рабочей линии в момент времени г-, напряжение на двигателях становится равным нулю и начинается их торможение. Длительность снижения частоты вращения зависит от момента сопротивления механизмов, приводимых в движение двигателями. В момент времени t2 включается резервная линия. На двигателях вновь появляется напряжение, и они начинают разворачиваться.

Из рис.1.4 видно, что. несмотря на уменьшение напряжения, вызванного большими пусковыми токами, самозапуск происходит успешно. Если бы включение резервного источника питания происходило раньше, когда торможение двигателей было еще небольшим, то очевидно, процесс самозапуска прошел бы более легко, т.е. пусковые токн были меньше, и следовательно, меньшим было бы и снижение напряжения. Отсюда следует, что с точки зрения самозапуска двигателей переход на резервный источник питания должен происходить как можно быстрее.

Прн быстром включении незаторможенных двигателей включение может быть несинхронным, т.к. у отключенных, но вращающихся двигателей имеется остаточное напряжение. Последующее включение таких двигателей может привести к токам, превышающим пусковые, обусловленные только напряжением источника питания.

Опыт эксплуатации устройств АВР показал, что несинхронные включения двигателей не представляют серьезной опасности. Несмотря на стремление как можно быстрее включить резервный источник питания, восстановление напряжения происходит с некоторой задержкой из-за времени срабатывания элементов автоматики и выключателя. Этой задержки достаточно, чтобы напряжение на заторможенных двигателях снизилось до безопасной величины.

Вследствие большого снижения напряжения в момент перехода на резервное питание двигатели могут не запуститься. В таких случаях часть двигателей должна быть отключена для запуска оставшихся двигателей наиболее ответственных потребителей. Их число должно быть рассчитано. Расчет самозапуска следует проводить с учетом моментных характеристик двигателей, моментов сопротивления и мощности источника питания.

В большинстве случаев такие расчеты проводить необязательно. Об успешности самозапуска можно судить по ориентировочному расчету, в котором определяется лишь остаточное напряжение на выводах двигателей в момент самозалуска. Считается, что для успешного самозапуска напряжение должно составлять не менее 0,7ииаи. В этом случае вращающий момент двигателей не снижается больше, чем на 50 % от номинального значения.

Успешный самозапуск возможен прн более низком остаточном напряжении, однако разворот двигателей прн этом затягивается. Длительное протекание пусковых токов приводит к перегреву как самих двигателей, так и питающих элементов, поэтому затягивание самозалуска нежелательно.

Величина остаточного напряжения, а следовательно, и успешность самозапуска зависит от соотношения мощностей запускаемых двигателей и резервного источника, а также от того, был или не был нагружен резервный элемент до подключения к нему запускаемых двигателей. Для определения мощности двигателей, которые могут быть оставлены для самозапуска при действии схемы АВР. рекомендуется пользоваться таблицей 1.1 Величины сопротивлений и мощностей приведены в относительных единицах. За базисную принята мощность резервного трансформатора [3].

Данные таблицы 1.1 получены для наиболее тяжелого случая самозапуска, когда двигатели полностью остановлены. Критерием успешного самозапуска принята величина остаточного напряжения на двигателях в момент их пуска, равная Q=55U HOM. Как было отмечено выше, при таком напряжении самозапуск оказывается затянутым. Следует иметь в виду, что в таблице указаны предельные значения мощностей. Практически эти значения меньше, и самозапуск двигателей происходит достаточно быстро.

Однофазный асинхронный двигатель

- Принцип работы и конструкция

Однофазные двигатели являются наиболее известными из полностью электрических двигателей, потому что они широко используются в бытовой технике, магазинах, офисах и т. Д.

Это правда, что однофазные двигатели менее эффективная замена 3-фазным двигателям, но 3-фазная мощность обычно не доступна, за исключением крупных коммерческих и промышленных предприятий.

Работа однофазного асинхронного двигателя

В отличие от трехфазных асинхронных двигателей, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно.Причина этого очень интересная.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно?

Однофазный асинхронный двигатель имеет распределенную обмотку статора и короткозамкнутый ротор .

При питании от однофазного источника его обмотка статора создает поток (или поле), который только чередуется, то есть тот, который чередуется только по одной пространственной оси.

Это не синхронно вращающийся (или вращающийся) поток, как в случае двух- или трехфазной обмотки статора, питаемой от двухфазного источника питания.

Теперь переменный или пульсирующий поток, действующий на неподвижный короткозамкнутый ротор, не может производить вращение (только вращающийся поток может производить вращение). Именно поэтому однофазный двигатель не запускается самостоятельно.

Однако, если ротору такой машины дают начальный пуск рукой (или небольшим двигателем) или иным образом в любом направлении, то немедленно возникает момент, и двигатель ускоряется до своей конечной скорости ( если приложенный крутящий момент не слишком высок).

Это своеобразное поведение двигателя было объяснено с использованием двух теорий ниже

  1. Теория с двумя полями или с двойным вращением
  2. Теория кросс-поля .

Кратко обсуждается только теория вращения двойного поля.

Теория вращения с двумя полями

Эта теория использует идею о том, что переменная одноосная величина может быть представлена ​​двумя противоположно вращающимися векторами половинной величины.

Таким образом, переменный синусоидальный поток может быть представлен двумя вращающимися потоками, каждый из которых равен половине значения переменного потока, и каждый вращается синхронно в противоположных направлениях.

Теория вращения с двумя полями

Как показано на рис. (А), пусть переменный поток имеет максимальное значение φ м . Его составляющие потоки A и B будут равны φ м /2 , вращающихся в направлении против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно.

Через некоторое время, когда A и B повернутся на углы + θ и –θ, как на рис. (B), результирующий поток будет равен

Результирующий поток = 2 × (φ м /2) sin ( 2θ / 2) = φ м sinθ

После четверти цикла вращения потоки A и B будут направлены в противоположном направлении, как показано на рис. (С), так что результирующий поток будет равен нулю.

После половины цикла потоки A и B будут иметь результирующую величину -2 × (φ м /2) = –φ м .

После трех четвертей цикла снова результат равен нулю, как показано на рис (е) и так далее.

Если мы нанесем значения результирующего потока против θ между пределами от θ = 0 ° до θ = 360 °, то получится кривая, аналогичная показанной на рисунке.

Переменный поток

Вот почему переменный поток можно рассматривать как составленный из двух вращающихся потоков, каждый из которых имеет половину значения и вращается синхронно в противоположных направлениях.

Можно отметить, что если скольжение ротора составляет с относительно потока, вращающегося вперед (т.е. вращающегося в том же направлении, что и ротор), то его скольжение относительно потока, вращающегося назад, составляет (2- с).

Крутящий момент против скольжения

Каждый из двухкомпонентных потоков, вращаясь вокруг статора, обрезает ротор, вызывает эдс и, таким образом, создает свой собственный крутящий момент.

Очевидно, что два крутящих момента (называемые крутящим моментом вперед и назад) направлены противоположно, так что чистый или результирующий крутящий момент равен их разности.

Следовательно, T f и T b численно равны, но, будучи направленными в противоположную сторону, не дают результирующего крутящего момента. Это объясняет, почему в однофазном двигателе нет пускового момента.

Однако, если ротор запускается каким-либо образом, скажем, по часовой стрелке, крутящий момент по часовой стрелке начинает увеличиваться, и в то же время крутящий момент против часовой стрелки начинает уменьшаться.

Следовательно, имеется определенный объем чистого крутящего момента в направлении по часовой стрелке, который ускоряет двигатель до полной скорости.

Как самостоятельно запустить однофазный асинхронный двигатель?

Как обсуждалось выше, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно, поскольку однофазный источник питания не может создавать вращающееся магнитное поле. Нам нужен двухфазный или трехфазный источник питания для создания вращающегося магнитного поля.

Но мы можем создать вращающееся магнитное поле с помощью двухфазной конструкции.

Таким образом, мы можем просто сказать, что для того, чтобы однофазный асинхронный двигатель самостоятельно запустился, мы должны временно преобразовать его в двухфазный двигатель во время его запуска.

Для этой цели статор однофазного асинхронного двигателя снабжен дополнительной обмоткой, известной как Пусковая или вспомогательная обмотка , в дополнение к основной обмотке или обмотке .

Обмотки с электрическим смещением на 90 градусов соединены параллельно через однофазный источник питания.

Так устроено, что разность фаз между токами в двух обмотках статора (главной и рабочей обмотках) очень велика (идеальное значение составляет 90 градусов).Следовательно, двигатель ведет себя как двухфазный двигатель .

Эти два тока производят вращающийся поток и, следовательно, приводят в движение двигатель.

Разность фаз между токами в основной и рабочей обмотках может быть получена различными способами. Сдвиг фазы может быть достигнут путем подключения сопротивления, индуктивности или емкости последовательно с пусковой обмоткой.

Как создается фазовый сдвиг?

Разница между током в пусковой и рабочей обмотках в разных однофазных двигателях создается разными способами.

В этом разделе мы рассмотрим, как создается фазовый сдвиг в каждом однофазном двигателе.

Асинхронный двигатель с разделенной фазой

В асинхронном двигателе с разделенной фазой разность фаз создается за счет использования обмоток различного сопротивления и реактивного сопротивления в основной и вспомогательной обмотках.

Главная обмотка (рабочая обмотка): с низким сопротивлением, но с высокой реактивностью

Вспомогательная обмотка (с начальной обмоткой): высокое сопротивление и низкое реактивное сопротивление

Асинхронные электродвигатели с запуском конденсатора

Асинхронные двигатели с запуском конденсатора используют конденсатор последовательно со вспомогательной обмоткой для создать разность фаз между основной и вспомогательной обмотками.

Обычно для этой функции используется конденсатор электролитического типа.

индукционные двигатели с разделенной фазой и пусковым конденсатором

В двухфазной машине главная обмотка имеет низкое сопротивление, но высокое реактивное сопротивление, тогда как пусковая обмотка имеет высокое сопротивление, но низкое реактивное сопротивление.

Сплитфазный двигатель и схема фазора

Сопротивление пусковой обмотки может быть увеличено либо путем подключения к ней последовательно высокого сопротивления R, либо путем выбора высокопрочного тонкого медного провода для обмотки.

Следовательно, как показано на рис. (B), ток I с , потребляемый пусковой обмоткой, отстает от приложенного напряжения на небольшой угол, тогда как ток I м , взятый главной обмоткой, отстает от V на очень большой угол.Фазовый угол между I с и I м сделан настолько большим, насколько это возможно, потому что пусковой крутящий момент двухфазного двигателя пропорционален sin α.

Центробежный выключатель S соединен последовательно с пусковой обмоткой и расположен внутри двигателя. Его функция заключается в автоматическом отключении пусковой обмотки от источника питания, когда двигатель достигает 70–80 процентов от скорости полной нагрузки.

Центробежный выключатель необходим, потому что вспомогательная обмотка не может выдерживать высокие токи в течение более нескольких секунд, не будучи поврежденной, потому что она сделана из тонкой проволоки.В случае запуска двигателя конденсатора это необходимо, потому что большинство двигателей используют дешевый электролитический конденсатор, который может передавать ток только в течение короткого периода времени.

В случае двухфазных двигателей, которые герметично закрыты в холодильных установках, вместо центробежного переключателя, установленного внутри, используется реле электромагнитного типа.

Как показано на рисунке, катушка реле соединена последовательно с главной обмоткой, а пара контактов, которые нормально разомкнуты, включена в пусковую обмотку.В течение начального периода, когда I м велико, контакты реле замыкаются, что позволяет I с течь, и двигатель запускается как обычно. После того, как скорость двигателя достигает 75 процентов от скорости полной нагрузки, I м падает до значения, которое является достаточно низким, чтобы вызвать размыкание контактов.

Эти двигатели часто используются вместо более дорогих конденсаторных пусковых двигателей.

Типичные области применения двухфазных двигателей - это вентиляторы и воздуходувки, центробежные насосы и сепараторы, стиральные машины, небольшие станки, дублирующие машины, бытовые холодильники, масляные горелки и т. Д.Обычно доступны размеры от 1/20 до 1/3 л.с. (От 40 до 250 Вт) со скоростями от 3450 до 865 об / мин.

Направление вращения таких двигателей можно изменить, поменяв местами соединения одной из двух обмоток статора (обе). Для этого четыре вывода выведены за пределы рамки. Как видно из рисунка, соединения пусковой обмотки поменялись местами.

Регулирование скорости стандартных двухфазных двигателей почти такое же, как и у трехфазных двигателей.Их скорость колеблется от 2 до 5% между холостым ходом и полной нагрузкой. По этой причине такие двигатели обычно рассматриваются как двигатели практически постоянной скорости.

Прочитано: Асинхронный двигатель с заштрихованным полюсом

Пусковые конденсаторы Двигатели асинхронного запуска

В этих двигателях необходимая разность фаз между I с и I м создается путем последовательного подключения конденсатора с пусковой обмоткой, как показано на Рис. Конденсатор, как правило, электролитического типа и обычно монтируется на внешней стороне двигателя как отдельный блок.

Конденсатор спроектирован для работы в чрезвычайно коротких условиях и имеет гарантию не более 20 периодов работы в час, причем каждый период не должен превышать 3 секунд. Когда двигатель достигает примерно 75 процентов скорости вращения, центробежный выключатель S размыкается и отключает как пусковую обмотку, так и конденсатор от источника питания, оставляя, таким образом, только ходовую обмотку на линиях.

Двигатели с пусковым конденсатором и асинхронными двигателями

Как показано на рис., Ток I м , потребляемый главной обмоткой, отстает от напряжения питания V на большой угол, тогда как I с отводит V на определенный угол.Два тока находятся в противофазе друг с другом примерно на 80 ° (для двигателя мощностью 50 Вт с частотой 50 Гц) по сравнению с почти 30 градусами для двигателя с разделенной фазой. Их результирующий ток I мал и почти в фазе с V, как показано на рисунке.

Поскольку крутящий момент, создаваемый двухфазным двигателем, пропорционален синусу угла между I с и I м , очевидно, что только увеличение угла (от 30 до 80) увеличивает пусковой крутящий момент почти вдвое превышает значение, разработанное стандартным двухфазным асинхронным двигателем.Другие улучшения в конструкции двигателя позволили увеличить пусковой крутящий момент до значения от 350 до 450 процентов.

Какова основная функция конденсатора в однофазном асинхронном двигателе?

Привет Ариф,

Для начала, нам нужно помнить, что в случае конденсатора ток опережает напряжение на 90 градусов, а в случае индуктивности напряжение опережает ток на 90 градусов.

Помня об этом, мы приходим к ответу. Основным ограничением однофазных асинхронных двигателей является то, что на обмотке статора имеется только одна фаза. Следовательно, магнитное поле в однофазном асинхронном двигателе не вращается.Вместо этого он пульсирует, становясь сначала больше, а затем меньше, но всегда оставаясь в том же направлении. Поскольку магнитное поле вращающегося статора отсутствует, однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента.

Обычно для получения пускового момента для однофазных асинхронных двигателей используются три метода: 1) обмотки с разделенной фазой 2) обмотки конденсаторного типа 3) затененные полюса статора.

Идея, лежащая в основе однофазных двигателей с конденсаторным пуском, является расширением технологии обмотки с разделенной фазой, используемой для создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе.В конденсаторном пуске асинхронного двигателя конденсатор размещается последовательно со вспомогательной обмоткой двигателя. Посредством правильного выбора размера конденсатора магнитодвижущая сила пускового тока во вспомогательной обмотке может быть отрегулирована так, чтобы она была равна магнитодвижущей силе тока в основной обмотке. Теперь вспомним свойство конденсаторов, о котором мы говорили ранее, что ток опережает напряжение на 90 градусов, когда вводится конденсатор.

Теперь при правильном выборе конденсатора ток во вспомогательных обмотках может быть направлен на ток в главных обмотках на 90 градусов.

Кроме того, мы также должны напомнить, что концепция асинхронного двигателя с запуском конденсатора (однофазная) в расширении по технологии запуска с расщепленной фазой. В методе расщепленной фазы главные обмотки и вспомогательные обмотки физически разделены на 90 градусов.

Таким образом, объединение концепции основной и вспомогательной обмоток, разделенных физически на 90 градусов, с концепцией разности фаз 90 градусов, введенной путем последовательного размещения конденсатора со вспомогательными обмотками, приведет к созданию единого однородного вращающегося магнитного поля статора и единого фазный асинхронный двигатель будет работать так же, как если бы он запускался от трехфазного источника питания.

Надеюсь, это поможет.

С наилучшими пожеланиями

Хаммад Хан

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.