Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как определить пусковой ток асинхронного двигателя


Пусковые токи асинхронных электродвигателей | Полезные статьи

Ток, который нужен для запуска электродвигателя, называется пусковым. Как правило, пусковые токи электродвигателей в несколько раз большие, чем токи, необходимые для работы в нормально-устойчивом режиме.

Рисунок 1. Асинхронный электродвигатель Ток, который необходим для запуска электродвигателей как переменного, так и постоянного тока, называется пусковым. Величина пускового тока в несколько раз превышает, номинальное значение тока статора, необходимое для работы в нормально-устойчивом режиме.
Последствием высоких пусковых токов электродвигателей является кратковременное падение напряжения в силовых сетях, что может негативно отразиться на работоспособности другого оборудования, подключенного в эту же сеть. 
Поэтому при подключении и наладке двигателей переменного тока (наиболее распространенных в промышленности) стоит задача максимально снизить значения пусковых токов, а также повысить плавность пуска двигателя за счет применения специального дополнительного оборудования. 
Одной из наиболее эффективных категорий устройств, облегчающих тяжелые условия пуска, являются частотные преобразователи и устройства плавного пуска, с помощью которых обеспечивается плавный управляемый разгон и торможение электродвигателя. Пусковой ток асинхронного электродвигателя с фазным ротором уменьшают за счет внедрения в цепь ротора специальных регулируемых резисторов.

 

Расчет пускового тока асинхронного электродвигателя

Рисунок 2. Асинхронный электродвигатель с частотным преобразователем Расчет пускового тока электродвигателя необходим для того, чтобы правильно подобрать автоматические выключатели с необходимыми времятоковыми характеристиками, способными защитить линию включения данного электродвигателя.
Определение номинального тока трехфазного электродвигателя переменного тока согласно формуле: Iн=Pн/(Uн*cosφ*√3ηн), где 
    • Рн – номинальная мощность двигателя, кВт,
    • – номинальное напряжение, кВт;
    • ηн — номинальный коэффициент полезного действия, деленный на 100;
    • cosφ —номинальный коэффициент мощности электромотора. 
Расчет величины пускового тока по формуле 
Iпуск=Iн*Кпуск, где
    • – номинальная величина тока обмоток статора;
    • Кпуск – коэффициент кратности пускового тока к номинальному значению.
Данные о мощности двигателя, номинальном напряжении и кратности пускового тока к номинальному можно найти в технической документации двигателя или увидеть на его шильдике. 

 

Запуск асинхронного двигателя и расчет потерь

Запуск асинхронного двигателя

Основные цели при запуске асинхронного двигателя:

  1. Для обработки пускового тока
  2. Для достижения высокого пускового момента.

Как мы знаем, сопротивление ротора определяет пусковой момент. Обычно это сопротивление ротора мало, что дает небольшой пусковой момент, но хорошие условия работы. Таким образом, короткозамкнутый двигатель может работать только при низких пусковых нагрузках.

Расчет запуска асинхронного двигателя и потерь

Если сопротивление ротора каким-либо образом увеличено, то скольжение и скорость, при которых возникает максимальный крутящий момент, могут быть смещены. Для этой цели в цепь ротора может быть введено внешнее сопротивление, что происходит в случае двигателей с контактным кольцом или с намотанным ротором.

При подаче питания на неподвижный ротор излишний ток начнет течь .

Это происходит из-за того, что между обмоткой статора и обмоткой ротора действует трансформатор, а проводники ротора замкнуты накоротко.Это вызывает сильный ток, протекающий через ротор. Если для уменьшения этого сильного пускового тока приложенное пусковое напряжение уменьшается, то это также влияет на пусковой крутящий момент.


Способы запуска двигателя

Чтобы получить все, обычно используется следующий метод запуска:

  1. DOL начиная с
  2. Авто трансформатор пусковой
  3. Звездно-дельта старт.

Расчет убытков

Ниже приведены потери в асинхронном двигателе:

  1. Потери в сердечнике статора и ротора
  2. Статор и ротор медные потери
  3. Потеря трения и ветра.

Потери в сердечнике из-за основного потока и потоков утечки. Поскольку напряжение предполагается постоянным, потери в сердечнике также могут быть аппроксимированы как постоянные. DC может измерить сопротивление статора. Гистерезис и потеря вихревых токов в проводниках увеличивают сопротивление, а эффективное сопротивление берется в 1,2 раза больше сопротивления постоянного тока.

Потери меди в роторе рассчитываются путем вычитания потерь в меди статора из общей измеренной потери или потерь в роторе I 2 R.Потери на трение и обмотку можно считать постоянными, независимо от нагрузки.

  • КПД = Выход ротора / вход статора
  • Выход = Вход - потери

Пример с расчетами

Рассмотрим трехфазный шестиполюсный асинхронный двигатель 440 В, 50 Гц. Мотор потребляет 50 кВт при 960 об / мин для определенной нагрузки. Предположим, что потери в статоре составляют 1 кВт, а потери на трение и обмотку - 1,5 кВт.

Чтобы определить процентное скольжение, потери в меди ротора, мощность ротора и КПД двигателя, выполните следующую функцию:


Процентная квитанция //

Синхронная скорость двигателя = (50 × 120) / 6 = 6000/6 = 1000 об / мин
Скольжение = (Синхронная скорость - Фактическая скорость) = 1000 - 960 = 40 об / мин
% скольжение = [(40/1000) × 100] = 4% = 0.04


Роторная медная потеря //

Вход ротора = 50 1 = 49 кВт
Потеря меди ротора = Вход ротора × скольжение = 49 × 0,04 = 1,96 кВт


Выход ротора //

Выход ротора = Вход ротора - Потеря меди ротора - Потери на трение и ветрозащиту
= 49 - 1,96 + 1,5
= 49 - 3,46
= 45,54 кВт


КПД двигателя //

КПД двигателя = Выход ротора / Вход двигателя
= 45.54/50 = 0,9108
= 91,08%


Век Электродвигатель пускового асинхронного двигателя (ВИДЕО)

Ресурс: Практическое устранение неисправностей электрооборудования и цепей управления - Марк Браун, Джавахар Равтани и Динеш Патил (Получить от Amazon)

,

Уравнение крутящего момента асинхронного двигателя - пусковой момент

Разработанное в машине уравнение крутящего момента или с индуцированным крутящим моментом в машине определяется как крутящий момент, создаваемый преобразованием электрической и механической энергии. Крутящий момент также известен как электромагнитный крутящий момент. Этот развернутый крутящий момент в двигателе отличается от фактического крутящего момента, имеющегося на клеммах двигателя, который почти равен моментам трения и ветра на машине.

Разработанное уравнение крутящего момента дано как

Вышеупомянутое уравнение выражает развернутый крутящий момент непосредственно через мощность воздушного зазора P g и синхронную скорость ω с .Поскольку ω с, постоянен и не зависит от условий нагрузки. Если известно значение P g , то полученный крутящий момент можно найти непосредственно. Мощность воздушного зазора P g также называется моментом в синхронных ваттах.

Синхронный ватт - это крутящий момент, который развивает мощность в 1 ватт, когда машина работает на синхронной скорости.

Теперь электрическая мощность, генерируемая в роторе, определяется уравнением, показанным ниже.

Эти электрические мощности рассеиваются как потери I 2 R или потери меди в цепи ротора.

Входная мощность на ротор дана как

Где,

Пусковой момент асинхронного двигателя

При начальном условии значение s = 1. Следовательно, стартовый результат получается путем помещения значения s = 1 в уравнение (6), мы получаем

Начальный крутящий момент также известен как Момент останова.

Уравнение крутящего момента на синхронной скорости

При синхронной скорости s = 0 и, следовательно, развиваемый крутящий момент Ʈd = 0. При синхронной скорости развиваемый крутящий момент равен нулю.

Поскольку E 1 почти равно V 1 , уравнение (12) становится

.

Однофазный асинхронный двигатель

Дмитрий Левкин

Однофазный асинхронный электродвигатель представляет собой асинхронный электродвигатель, который работает от однофазной сети переменного тока без использования преобразователя частоты и который в базовом режиме работы (после запуска) использует только одну обмотку (фазу). статора.

Сплитфазный двигатель - это однофазный асинхронный двигатель, имеющий вспомогательную (пусковую) обмотку на статоре, смещенную от основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Конструкция однофазного асинхронного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор является вращающейся частью электродвигателя, статор является неподвижной частью электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора. Construction of a single-phase motor

Основные части однофазного асинхронного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90 ° относительно друг друга.Основная (рабочая) обмотка обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически двухфазный, но поскольку после запуска работает только одна обмотка, электродвигатель называется однофазным.

Ротор типа обычно представляет собой короткозамкнутую обмотку, также называемую «короткозамкнутой клеткой» из-за сходства. Чьи медные или алюминиевые стержни закрыты кольцами на концах, а пространство между стержнями часто заполнено алюминиевым сплавом.Ротор однофазного двигателя также может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Windings of single-phase motor

Однофазный асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой имеет две обмотки, расположенные перпендикулярно друг другу

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотках.

Induction motor windings

Анализ корпуса с двумя обмотками, имеющими один оборот

Рассмотрим случай, когда ток не течет во вспомогательной обмотке.При включении основной обмотки статора переменный ток, проходящий через обмотку, создает пульсирующее магнитное поле, стационарное в пространстве, но колеблющееся от + Ф макс. до -Ф макс. .

Старт

Стоп

Pulsating magnetic field

Колеблющееся магнитное поле

Если вы поместите короткозамкнутый ротор с начальным вращением в флуктуирующее магнитное поле, он продолжит вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, мы разделяем флуктуирующее магнитное поле на два одинаковых вращающихся поля, имеющих амплитуду, равную Ф макс. /2 и вращающихся в противоположных направлениях с той же частотой:

,

  • где n f - скорость вращения магнитного поля в прямом направлении, об / мин,
  • n r - скорость вращения магнитного поля в обратном направлении, об / мин,
  • f 1 - частота тока статора, Гц,
  • - число пар полюсов,
  • n 1 - скорость вращения магнитного потока, об / мин

Старт

Стоп

The decomposition of the fluctuating magnetic field

Разложение флуктуирующего магнитного потока на два вращающихся

Действие флуктуирующего поля на вращающийся ротор

Рассмотрим случай, когда ротор в флуктуирующем магнитном потоке имеет начальное вращение.Например, мы вручную вращали вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к электросети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать крутящий момент, поскольку ротор скольжения относительно прямого и обратного магнитного потока будет неравным.

Предположим, что прямой магнитный поток Ф f вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Ф r в противоположном направлении. Поскольку скорость вращения ротора n 2 меньше скорости вращения магнитного потока n 1 , то скольжение ротора относительно потока Ф f будет:

,

  • где s f - скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
  • n 2 - частота вращения ротора,
  • с асинхронным двигателем скольжения
Single-phase motor magnetic field

Прямой и обратный вращающийся магнитный поток вместо флуктуирующего магнитного потока

Магнитный поток Ф r вращается против вращения ротора, скорость вращения ротора n 2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Ф r

,

  • , где s r - скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Старт

Magnetic field penetrating the rotor

Стоп

Rotating magnetic field

Вращающееся магнитное поле, пронизывающее ротор

The current of induction motor rotor

Ток, индуцированный в роторе переменным магнитным полем

Согласно закону электромагнитной индукции, магнитные потоки прямого Ф f и обратного Ф r , генерируемые обмоткой статора, индуцируют ЭДС в обмотке ротора, которая, соответственно, в короткозамкнутом роторе генерирует токи I 2f. а я .Частота тока в роторе пропорциональна скольжению, поэтому:

,

  • где f 2f - частота тока I 2f , индуцированного прямым магнитным потоком, Гц

,

  • где f 2r - частота тока I 2r , индуцированного обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, когда ротор вращается, электрический ток I 2r , индуцированный обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f 2r , намного превышающую частоту f 2f тока ротора I 2f индуцируется передним полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f 1 = 50 Гц при n 1 = 1500 и n 2 = 1440 об / мин,

скольжения ротора относительно прямой магнитный поток s f = 0,04;
частота тока, индуцированного прямым магнитным потоком f 2f = 2 Гц;
проскальзывание ротора относительно обратного магнитного потока а с р = 1,96;
частота тока, индуцированного обратным магнитным потоком f 2r = 98 Гц

Magnetic torque acting on the rotor

Согласно закону Ампера, крутящий момент возникает в результате взаимодействия электрического тока I 2f с магнитным полем F f

,

  • где M f - магнитный момент, создаваемый прямым магнитным потоком, Н, м,
  • с М - постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I 2r , взаимодействуя с магнитным полем Ф r , создает тормозной момент M r , направленный против вращения ротора, то есть в противоположность моменту M f :

,

  • , где M r - магнитный момент, создаваемый обратным магнитным потоком, Н 900 м

Результирующий крутящий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Примечание: В связи с тем, что во вращающемся роторе прямое и обратное магнитное поле будет индуцировать ток различной частоты, крутящие моменты, действующие на ротор в разных направлениях, не будут одинаковыми.Следовательно, ротор будет продолжать вращаться в колеблющемся магнитном поле в направлении, в котором он имел начальное вращение.

Эффект торможения обратного поля

Когда однофазный двигатель работает в пределах номинальной нагрузки, то есть при малых значениях скольжения s = s f , крутящий момент создается в основном за счет крутящего момента M f . Эффект торможения от крутящего момента обратного поля M r незначительный. Это связано с тем, что частота f 2r значительно выше частоты f 2f , поэтому индуктивное сопротивление обмотки ротора а х 2r = x 2 с r к току У меня намного больше, чем у него активное сопротивление.Поэтому ток I 2r , имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Ф r , значительно ослабляя его.

,

  • где r 2 - сопротивление стержней ротора, Ом,
  • x 2r - реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности мал, то станет понятно, почему M r под нагрузкой двигателя не оказывает существенного тормозного воздействия на ротор однофазного двигателя.

Torques acting on the fixed rotor

При одной фазе ротор не может быть запущен.

Torques acting on the rotating rotor

Ротор с начальным вращением будет продолжать вращаться в поле, создаваемом однофазным статором

Действие флуктуирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n 2 = 0) скольжение s f = s r = 1 и M f = M r , поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя M f = 0.Чтобы создать пусковой момент, необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, равенство моментов М f и М r нарушается, и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение M = M f - M r ≠ 0.

Запуск однофазного асинхронного двигателя. Как создать начальный поворот?

Одним из способов создания пускового крутящего момента в однофазном асинхронном двигателе является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, которая смещена в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A под углом 90 электрических градусов.Для того чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле, токи I A и I B в обмотках должны быть не в фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами I A и I B вспомогательная (пусковая) обмотка B соединяется с фазосдвигающим элементом, который представляет собой сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор). [1].

После того, как ротор двигателя ускоряется до скорости вращения, близкой к постоянной, пусковая обмотка B отключается.Вспомогательная обмотка отключается либо автоматически с помощью центробежного переключателя, реле задержки времени, тока или дифференциального реле, либо вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время запуска однофазный асинхронный двигатель работает как двухфазный, а после запуска - как однофазный.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

Сопротивление пуска асинхронного двигателя

Сопротивление пуска Асинхронный двигатель представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным сопротивлением.

Wiring diagram of a single-phase motor with starting resistance

Омический фазовый сдвиг, бифилярная пусковая обмотка

Single phase motor with different winding resistance

Различное сопротивление и индуктивность обмоток

Для запуска однофазного асинхронного двигателя вы можете использовать пусковой резистор, который последовательно подключен к пусковой обмотке. В этом случае можно добиться сдвига фаз на 30 ° между токами главной и вспомогательной обмоток, чего вполне достаточно для запуска двигателя.В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется различным комплексным сопротивлением цепей.

Кроме того, фазовый сдвиг можно создать с помощью пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Для этого пусковая обмотка выполняется с меньшим числом витков и с использованием более тонкой проволоки, чем в основной обмотке.

Пусковой конденсаторный асинхронный двигатель

Запуск конденсатора Асинхронный двигатель представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Wiring diagram of a single-phase motor with starting capacitor

Емкостный фазовый сдвиг с пусковым конденсатором

Для достижения максимального пускового крутящего момента необходимо создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого необходимо, чтобы токи в основной и вспомогательной обмотках были смещены относительно друг друга на 90 °. Использование резистора или дросселя в качестве элемента, сдвигающего фазу, не обеспечивает требуемого сдвига фаз. Только включение конденсатора определенной емкости позволяет сдвиг фазы на 90 °.

Среди фазосдвигающих элементов только конденсатор позволяет достичь наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели, в цепи которых постоянно включенный конденсатор, используют две фазы для работы и называются конденсаторными. Принцип работы этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Асинхронный двигатель с заштрихованными полюсами представляет собой двухфазный двигатель, в котором вспомогательная обмотка замкнута накоротко.

Статор однофазного асинхронного двигателя с заштрихованными полюсами обычно имеет выступающие полюса. Каждый полюс статора разделен на две неравные секции осевой канавкой. Меньшая часть полюса имеет короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с заштрихованными полюсами закорочен в виде короткозамкнутого сепаратора.

Когда однофазная обмотка статора включена в электрическую сеть, в магнитной цепи двигателя создается флуктуирующий магнитный поток.Одна часть которого проходит через затененный Ф ', а другая Ф' вдоль затененного участка полюса. Поток Ф 'вызывает короткое замыкание ЭДС E k , в результате чего ток I k отстает от E В фазе к из-за индуктивности катушки. Ток I к создает магнитный поток Ф к , направленный противоположно Ф ", создавая результирующий поток в затененном участке полюса Ф с = Ф" + Ф к . Таким образом, в двигателе потоки затененных и незатененных участков полюса смещаются во времени на определенный угол.

Пространственные и временные углы сдвига между потоками Ф с и Ф 'создают условия для появления вращающегося эллиптического магнитного поля в двигателе, начиная с Ф с ≠ Ф'.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя низкие. КПД намного ниже, чем у асинхронных двигателей с пусковым конденсатором той же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутой катушке.

Single-phase induction motor with asymmetrical stator

Статор такого однофазного двигателя выполнен с выступающими полюсами на несимметричном многослойном сердечнике.Ротор имеет короткозамкнутую обмотку.

Этот двигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком этого мотора является низкий КПД.

Также прочитайте

.

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020