Меню

Апериодическая составляющая пускового тока асинхронного двигателя



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Пусковой ток — асинхронный двигатель

Для отстройки от влияния апериодических составляющих пусковых токов асинхронных двигателей защита от междуфазных коротких замыканий, реагирующая на полные токи, ускоряется до 0 1 — 0 15 сек. До такого же времени ускоряется и защита, реагирующая на токи нулевой последовательности для отстройки от токов нулевой последовательности, появляющихся из-за неодновременного включения фаз выключателей. Как правило, ускорение защиты после АПВ сочетается с ускорением защиты на некоторое время при любом дистанционном включении, позволяя осуществлять опробование исправного состояния присоединения без операций по изменении вручную уставок установленной защиты. [17]

В этом случае увеличивается также пусковой ток асинхронного двигателя . [18]

Почему по мере увеличения скорости вращения уменьшается пусковой ток асинхронного двигателя . [19]

Сложность выбора предохранителя заключается в том, что пусковой ток асинхронного двигателя в 5 — 10 раз превышает номинальный и по своей величине приближается к току короткого замыкания. При торможении противо-включением ток может быть еще больше. [20]

Для уменьшения колебаний напряжения в маломощных сетях, вызванных значительными пусковыми токами асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, применяется пуск двигателя с ограничивающим сопротивлением или реактором, включенными в цепь статора. [22]

Нередко токовая защита с чувствительностью, обеспечивающей ее действие при коротких замыканиях в конце линии, отходящей к потребителю, оказывается не отстроенной от пусковых токов асинхронных двигателей ( буровых механизмов) при их одновременном пуске. Обратное автоматическое включение трансформаторов, отключившихся от перегрузки, дает возможность потребителям немедленно восстановить технологический процесс с соблюдением намеченной заранее очередности пуска. [23]

Нередко токовая защита с чувствительностью, обеспечивающей ее действие в случаях коротких замыканий в конце линии, отходящей к потребителю, оказывается не отстроенной от пусковых токов асинхронных двигателей , приводящих в действие буровые механизмы при их одновременном пуске. Обратное АПВ трансформатора, отключившегося от перегрузки, дает возможность потребителям восстановить технологический процесс с соблюдением намеченной заранее очередности пуска. [24]

Ом; UBOM, SBOM-соответственно номинальные напряжение, кВ, обмотки высшего напряжения ( 6 — 10 кВ) и мощность, MB-А, трансформатора; & п-кратность пускового тока эквивалентного асинхронного двигателя ( в среднем йп5 5), которым представляется нагрузка трансформатора; 0 75-коэффициент, учитывающий загрузку трансформатора. [25]

Важным показателем асинхронного двигателя является величина тока, забираемого из сети во время его запуска. Пусковой ток асинхронного двигателя с фазным ротором значительно меньше, чем у такого же по мощности двигателя с короткозамкнутым ротором. [26]

Если аварийный ток короткого замыкания обычного трансформатора может достигать 25 — 30-кратных значений номинального тока, то у асинхронного двигателя ток в неподвижной короткозамкнутой роторной обмотке при подключении сгаторной обмотки под полное ( номинальное) напряжение не превышает обычно 5 — 7-кратных значений номинального тока. Поэтому пусковой ток асинхронного двигателя не является аварийным током. [27]

Так как в первоначальный момент пуска под полным налряжзниэи сети ( прямой пуск), когда еще ротор неподвижен после подачи напряжения на обмотку статора, асинхронный двигатель работает в режиме короткого эамыкааия, и поэтому в нем наблюдается бросок пускового токе. Поэтому стремятся уменьшить броски пусковых токов асинхронных двигателей , для этого используются различные способы лусха. [28]

Трансформаторные подстанции и сети современных машиностроительных заводов допускают прямой пуск короткозамкнутых электродвигателей этой мощности. По этой причине каких-либо методов ограничения пускового тока асинхронных двигателей металлорежущих станков обычно не применяют. [29]

Малые пусковые моменты могут быть недостаточными для трогания привода с места и ускорения; с другой стороны, большие токи статора и ротора резко ограничивают допустимую частоту пусков двигателей. Ниже будут рассмотрены средства для уменьшения чрезмерных пусковых токов асинхронных двигателей и одновременного увеличения пускового момента. [30]

Читайте также:  Плотность тока в проводнике буква

Источник

Электрические машины — Пуск асинхронных двигателей

Содержание материала

  • Электрические машины
  • Основные электромагнитные схемы электрических машин
  • Устройство многофазных обмоток
  • Магнитное поле и МДС многофазных обмоток
  • Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотке
  • Асинхронные машины
  • Явления в асинхронной машине при неподвижном роторе
  • Явления в асинхронной машине при вращающемся роторе
  • Уравнения, схема замещения и векторная диаграмма
  • Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
  • Механическая характеристика асинхронной машины
  • Статическая устойчивость асинхронной машины
  • Экспериментальное исследование асинхронных двигателей
  • Рабочие характеристики асинхронного двигателя
  • Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами
  • Пуск асинхронных двигателей
  • Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
  • Несимметричные режимы работы асинхронных двигателей
  • Однофазные асинхронные двигатели
  • Генераторный режим асинхронной машины
  • Трансформаторный режим асинхронной машины
  • Синхронные машины
  • Магнитное поле синхронной машины при холостом ходе
  • Расчет магнитной цепи синхронной машины при хх
  • Магнитное поле синхронной машины при нагрузке
  • Приведение МДС обмотки статора к МДС возбуждения
  • Уравнения напряжений и векторные диаграммы
  • Уравнения векторные диаграммы с учетом насыщения
  • Работа на автономную нагрузку
  • Параллельная работа синхронных машин
  • Включение генератора в сеть
  • Регулирование активной мощности синхронной машины
  • Регулирование реактивной мощности синхронной машины
  • Угловая характеристика синхронной машины
  • Статическая устойчивость синхронной машины
  • U-образные характеристики
  • Синхронные двигатели
  • Синхронные компенсаторы
  • Несимметричные режимы синхронных генераторов
  • Внезапное трехфазное кз синхронного генератора
  • Качания и динамическая устойчивость синхронной машины
  • Машины постоянного тока
  • ЭДС обмотки якоря и электромагнитный момент
  • Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке
  • Коммутация
  • Генераторы постоянного тока
  • Характеристики генераторов с самовозбуждением
  • Параллельная работа генераторов постоянного тока
  • Двигатели постоянного тока
  • Характеристики двигателя постоянного тока
  • Регулирование частоты вращения

Работа любого асинхронного двигателя начинается с его пуска. Процесс пуска является переходным процессом. Однако его анализ можно выполнить с помощью статических характеристик и , соответствующих установившимся режимам работы двигателя при различных скольжениях. Это обусловлено быстрым затуханием свободных составляющих токов двигателя. Вынужденные составляющие могут быть рассчитаны по схеме замещения (рис. 4.8). При ток двигателя определяется его сопротивлением короткого замыкания. Величина этого сопротивления в относительных единицах , поэтому начальный пусковой ток составляет . По мере разгона двигателя ток медленно уменьшается (рис. 4.24). Для успешного пуска двигателя начальный пусковой момент должен быть больше внешнего . В начале разгона момент двигателя несколько уменьшается до величины , а затем растет до .
При пуске мощных двигателей большой пусковой ток может вызвать значительное снижение напряжения сети и тем самым ухудшить или даже полностью нарушить нормальную работу смежных электроприемников.

Повышенный пусковой ток представляет опасность и для самого двигателя вследствие увеличения электродинамических усилий в лобовых частях обмотки статора и повышения температуры обмоток. При частых или затяжных пусках температура обмоток может превысить допустимые пределы.
Современные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проектируются с таким расчетом, чтобы они выдерживали прямой пуск от мощной сети. Если напряжение сети при пуске снижается более чем на 10-15%, то применяют реакторный либо автотрансформаторный пуск.

Реакторный пуск

Схема реакторного пуска представлена на рис. 4.25. После разгона двигателя реактор шунтируется выключателем . Величина индуктивного сопротивления реактора выбирается так, чтобы пусковой ток двигателя снизился в раза по сравнению с пусковым током при прямом пуске от сети,
.
При этом пусковой момент двигателя согласно (4.8) снижается в раз:
.
Поэтому реакторный пуск применяется только в тех случаях, когда условия пуска не являются тяжелыми (пуск на холостом ходу или при малой нагрузке).

Читайте также:  Какое устройство называют генератором электрического тока

Автотрансформаторный пуск

При автотрансформаторном пуске (рис. 4.26) требуется три выключателя. На первом этапе пуска включаются выключатели и . На двигатель подается пониженное напряжение, определяемое коэффициентом трансформации автотрансформатора (АТ):

,
при этом пусковой момент двигателя снижается в раз:
.

Во столько же раз снизится потребляемый из сети ток . Действительно, согласно балансу мощностей на входе и выходе автотрансформатора имеем
.
Отсюда получаем
.
Таким образом, при автотрансформаторном пуске потребляемый ток сети и пусковой момент двигателя снижаются одинаково, что является преимуществом автотрансформаторной схемы перед реакторной. Однако это преимущество достигается ценой значительного удорожания и усложнения схемы. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется при тяжелых условиях пуска для мощных двигателей.
На заключительном этапе автотрансформаторного пуска перед замыканием выключателя следует во избежание короткого замыкания автотрансформатора отключить выключатель .

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором

Для особо тяжелых условий пуска в электроприводах малой и средней мощности применяются асинхронные двигатели с фазным ротором. В этих двигателях задача снижения пусковых токов и повышения пускового момента решается путем ввода в цепь ротора пускового реостата (рис. 4.27, а).
Двигатель пускается с полностью введенным пусковым реостатом. При этом пусковой момент , а пусковой ток . После достижения скольжения замыкается контактор и часть сопротивления пускового реостата закорачивается. Двигатель переходит на характеристику 2 (рис. 4.27, б). Разгон продолжается вновь с повышенным моментом. При закорачивается вторая ступень пускового реостата, и двигатель работает на характеристике 3. После закорачивания последней ступени пускового реостата двигатель переходит на естественную характеристику 4. Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостатном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. Однако двигатели с фазным ротором дороже двигателей с короткозамкнутым ротором и требуют дополнительной пуско-регулировочной аппаратуры.

Источник

Пуск трёхфазного асинхронного двигателя

Включение в сеть при разомкнутой обмотке ротора

В этом случае, так же как и в трансформаторе, при разомкнутой вторичной обмотке возникает апериодическая составляющая Фа, магнитного потока, которая затухает по экспоненциальному закону с постоянной времени

где L1, — индуктивность, обусловленная сцеплением полного потока со статорной обмоткой.

В трехфазном асинхронном двигателе от момента включения зависит не величина, а пространственное направление апериодической составляющей потока. Вследствие этого апериодические токи в фазах неподвижной обмотки статора зависят от момента включения. Наибольшее значение имеет апериодическая составляющая тока в фазе, напряжение которой в момент включения проходит через нуль.

Составляющие установившихся токов трехфазной обмотки статора создают установившийся поток Фу, который вращается с синхронной скоростью. Можно считать в первом приближении, что пространственное направление затухающего апериодического потока Ф, остается неизменным. Вектор результирующего потока Ф в воздушном зазоре согласно выражению равен сумме векторов Фy и Фа и перемещается по кривой OABCDE. Максимальное значение поток Ф имеет в точке В.

Вследствие большого воздушного зазора и меньшего остаточного магнетизма максимальный ток при включении в фазе статора меньше, чем у трансформатора, но все же может в несколько раз превысить номинальное значение.

Включение в сеть при замкнутой обмотке ротора.

В большинстве случаев принимают, что электромагнитные переходные процессы проходят весьма быстро по сравнению с электромеханическими процессами, связанными с механической инерцией вращающихся масс, и ими можно пренебречь, считая, что электромагнитный переходной процесс не оказывает заметного влияния на общую длительность пускового режима.

Читайте также:  Переменный ток протекающий через резистор

При включении электродвигателя в сеть в случае короткозамкнутой обмотки ротора происходят в основном те же процессы, что и рассмотренные при разборе короткого замыкания. В первый момент включения при неподвижном роторе в обмотках статора и ротора возникают те же составляющие токов. В дальнейшем в обмотках статора и ротора возникают затухающие периодические составляющие токов, вызван­ные вращением ротора. Если бы ротор достиг синхронной скорости, то токи в обмотках были бы аналогичны для синхронной машины с одной обмоткой на роторе

Вследствие одинаковых сопротивлений обмоток асинхронного двигателя по продольной и поперечной осям отсутствует составляющая тока idq, имеющая двойную частоту. При скольжении s в переходном режиме по обмоткам асинхронного двигателя проходят следующие составляющие токов:

  1. установившийся ток статора, имеющий частоту сети, и установившийся ток обмотки ротора, имеющий частоту скольжения s;
  2. апериодический ток статора и соответствующий ему периодический ток ротора, имеющий частоту вращения ротора (1—s); обе составляющие затухают с постоянной времени, определяемой переходными сопротивлениями обмотки статора;
  3. апериодический ток ротора и соответствующий ему периодический ток статора, имеющий частоту вращения ротора (1—s). Обе составляющие затухают с постоянной времени, определяемой переходными сопротивлениями обмотки ротора.

При изменении скольжения меняется величина и фаза токов (особенно заметно в диапазоне скольжений sK

Источник

Пусковые токи асинхронных электродвигателей

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

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.

Источник