Схема запуска асинхронного двигателя: Схема пуска асинхронного двигателя | Заметки электрика

Схема пуска асинхронного двигателя | Сайт электрика

  Всем привет. Тема сегодняшней статьи это схема пуска асинхронного двигателя. Как по мне, то эта схема самая простоя, какая только может быть в электротехнике. В этой статье я вам приготовил две схемы. На первом рисунке будет схема с предохранителем для защиты цепей управления, а на втором будет без предохранителя. Отличие этих схем в том, что предохранитель служит как дополнительный элемент для защиты цепи от короткого замыкания и так же как защита от самопроизвольного включения. К примеру, если вам нужно выполнить какие-то работы на электроприводе, то вы разбираете электрическую схему путём выключения автомата и дополнительно ещё нужно вынуть предохранитель и после этого уже можно приступать к работе.

И так рассмотрим первую схему. Для увеличения картинки нажмите на неё.

 Рисунок 1. Пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

QF – любой автоматический выключатель.

KM – электромагнитный пускатель или контактор. Также этими буквами на картинке я обозначил катушку пускателя и блок-контакт пускателя.

SB1 – это кнопка стоп

SB2 – кнопка пуск

KK – любое тепловое реле, а также контакт теплового реле.

FU – предохранитель.

КК – тепловое реле, контакты теплового реле.

М – асинхронный двигатель.

Теперь опишем сам процесс запуска двигателя.

Всю эту схему можно условно разделить на силовую – это то что находится слева, и на схему управления – это то что находиться справа. Для начала на всю электрическую цепь нужно подать напряжение путём включения автомата QF. И напряжение подаются на неподвижные контакты пускателя и на цепь управления.  Далее нажимаем кнопку пуска SB2, при этом действии напряжение подается на катушку пускателя и он втягивается и подаётся также напряжение на обмотки статора и электродвигатель начинает вращаться. Одновременно с силовыми контактами на пускателе замыкаются и блок-контакты КМ через которые подаётся напряжение на катушку пускателя и кнопку SB2 можно отпустить. На этом процесс запуска уже окончен, как Вы сами видите всё очень легко и просто.

  Рисунок 2. Пуск асинхронного электродвигателя. В цепи управления нет предохранителя. Для увеличения картинки нажмите на неё.

Для того чтобы прекратить работу электродвигателя, достаточно всего лишь нажать на кнопку SB1. Этим действием мы разрываем цепь управления и прекращается подача напряжения на катушку пускателя, и силовые контакты размыкаются и как следствие пропадает напряжение на обмотках статора, и он останавливается. Останавливать так же легко, как и запускать.

Вот в принципе и вся схема пуска асинхронного двигателя. Если статья вам чем то помогла, то поделитесь нею в соц. сетях, а так же подпишитесь на обновления блога.

С уважением Семак Александр!

Читайте также статьи:

Схема асинхронного электродвигателя — white-santa.ru

Представленная выше схема является самой простой и распространенной, которая обладает простейшей пускозащитной аппаратурой, которая без проблем позволяет управлять работой асинхронного электродвигателя, а так же защищает от недопустимых режимов работы, таких как короткое замыкание и перегрузки.

На данной схеме имеются две части: силовая цепь, посредством которой осуществляется питание электродвигателя  и цепь управления непосредственно участвующую в управлении электродвигателя (пуск, остановка). Необходимо уточнить, что по силовой цепи протекает рабочий ток электродвигателя, другими словами эта цепь должна выдерживать пусковые токи. Цепь управления в свою очередь, в зависимости от используемой пусковой и регулирующей аппаратуры может получать питание от одного источника вместе с силовой цепью или от независимого источника, причем цепь управления может питаться постоянным током. В зависимости от катушки магнитного пускателя цепь управления может питаться фазным или линейным напряжениями.

Схема состоит из следующих составных частей: 

Два автоматических выключателя АВ1 и АВ2. Первый АВ1 устанавливается в силовой цепи, им осуществляется подача напряжения на контакты магнитного пускателя. Также от этого автоматического выключателя получает питание второй выключатель АВ2 расположенный в цепи управления. Автомат АВ1 является не только коммутирующим устройством, но и аппаратом защиты от коротких замыканий и перегрузки. Автоматический выключатель АВ2 подает напряжение на цепь управления и защищает ее от короткого замыкания.

Магнитного пускателя КМ, силовые контакты которого включены в силовую цепь, блок контакт КМ1 осуществляет шунтирование кнопки Пуск. Также в цепь управления включается катушка КМ данного магнитного пускателя. Магнитный пускатель осуществляет подачу напряжения на электродвигатель, а также препятствует повторного пуска  электродвигателя при кратковременном исчезновении напряжения.

Тепловое реле КК, биметаллические пластины, которого включены последовательно в силовую цепь питания статора асинхронного электродвигателя. Отключающий контакт КК этого реле включен в цепь управления. Реле КК осуществляет защиту электродвигателя от перегрузки.

Сам асинхронный двигатель  Д, которым осуществляется управление.

Кнопочная станция (кнопка управления), состоящая из двух кнопок Стоп — нормально замкнутый контакт, и кнопка Пуск – нормально разомкнутый контакт.

Все вышеперечисленные устройства изображены на схеме.

Работа схемы

shema puska ad1

В текущем состоянии, напряжение подается только на верхние контакты (губки) автоматического выключателя АВ1, это можно заметить  по окраске линий в синий цвет.

При включенном автоматическом выключателе АВ1, напряжение поступает на силовые контакты магнитного пускателя КМ и автоматического выключателя АВ2. При замыкании Автомата АВ2, напряжение поступит через замкнутый контакт кнопки Стоп на контакт кнопки Пуск, и блок контакт магнитного пускателя КМ1.

shema puska ad2

 

Все выше перечисленные манипуляции являются подготовительными.  В текущем состоянии все готово к пуску электродвигателя.

shema puska ad3

 

При замыкании контакта кнопки Пуск, питание получит катушка магнитного пускателя КМ, при этом через нее начнет протекать ток, так как образовалась замкнутая цепь: фаза С, автоматический выключатель АВ2, кнопка Стоп, кнопка Пуск, катушка КМ, контакт реле КК, фаза В.

При протекании тока по катушке магнитного пускателя, замкнутся его контакты в силовой цепи, кроме этого срабатывает блок контакт КМ1, который шунтирует катушку магнитного пускателя КМ, он срабатывает, то есть замыкает свои контакты в с кнопку Пуск. После размыкания контакта кнопки Пуск, катушка не потеряет питание.

При срабатывании, магнитный пускатель замыкает свои силовые контакты КМ и подает напряжение на статор двигателя через тепловое реле.  Асинхронный двигатель, получив питание, запустится, его ротор начнет вращаться.

shema puska ad4

Для выполнения остановки электродвигателя, необходимо отключить катушку магнитного пускателя  КМ, для этого нажимают кнопку Стоп, размыкая его контакт. При этом цепь, по которой питалась катушка КМ, размыкается, вследствие чего размыкаются силовые контакты магнитного пускателя КМ, электродвигатель теряет питание и останавливается, при этом размыкается шунтирующий блок контакт КМ1. При возврате кнопки Стоп в замкнутое положение, состояние схемы возвращается в исходное положение и готова для очередному пуска.

Стоит отметить, что данная схема не приспособлена для обеспечения плавного пуска асинхронного электродвигателя, выполнения регулировки частоты вращения и реверса. Все эти операции требуют усложнения схемы путем включения дополнительных устройств.

Асинхронные двигатели — самый распространенный вид электрических машин. Выше представленную схему пуска электродвигателей так же называют самой простой и распространенной.

 

Схемы пуска асинхронного электродвигателя

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются в строительстве, металлообработке, химической, пищевой и других промышленных отраслях. Особенно широко используются трехфазные двигатели. Для их работы не требуются дополнительные пусковые обмотки. Однако отсутствие дополнительной обмотки приводит к тому, что в момент пуска на статоре возникает высокий пусковой ток, который может стать причиной просадки напряжения и, как следствие, перегрузки линии электропитания, короткого замыкания и других нештатных ситуаций.

Существует несколько схем запуска асинхронных двигателей — их выбирают в соответствии с особенностями и спецификой промышленного применения. Вкратце расскажем об этих схемах, за подробностями сюда https://tehprivod.su/.

Прямой пуск

Прямой пуск возможен для электродвигателей малой мощности. Значение пускового тока, превышающее номинальное в 7 раз, не является для них проблемой.

«Ахиллесова пята» прямого пуска — одновременное подключение нескольких двигателей к электрической подстанции малой мощности. При добавлении к сети еще одного двигателя просадка напряжения может быть критической и повлечь за собой остановку работающего оборудования.

Во избежание описанной ситуации время перегрузки сети должно быть максимально снижено. Как этого достичь? По возможности запускать электродвигатель с минимальной нагрузкой. Если оборудование предполагает длительные просадки при прямом пуске, они должны учитываться еще на стадии проектирования промышленных электросетей.

Схема нереверсивного магнитного пускателя

Как и обещал в предыдущей статье , привожу схему прямого пуска асинхронного двигателя посредством магнитного пускателя.
На схемах приведены 2 схемы управления. Схема выбирается в зависимости от номинально напряжения катушки, установленной в магнитном пускателе.

Порядок работы схемы

Для начала работы необходимо замкнуть контакты выключателя SA1

, в качестве которого обычно применяют автоматический выключатель.

Пуск.

Для запуска необходимо нажать на кнопку
SB2:1«Пуск»
, и ток начнёт протекать через катушку магнитного пускателя
КМ1
, которая, притягивая якорь, замыкает силовые контакты
КМ1:1..3
, а также вспомогательный контакт
КМ1:4
. Ток от фаз
А,В,С
начинает протекать через замкнутые контакты
SA1
, контакты
КМ1:1..3,
нагревательные элементы теплового реле
КК1
к двигателю
ММ1.
Двигатель запущен.

Останов.

Для этого необходимо нажать нормально замкнутую кнопку
SB1:1«Стоп»
. Цепь питания обмотки пускателя КМ1 размыкается. Якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние, размыкая силовые контакты
КМ1:1..3
, тем самым разрывая цепь питания двигателя
ММ1
.

Защиты от ненормальных режимов работы:

  1. От перегрузки.
    Выполнена с использованием теплого реле
    КК1
    . При длительном протекании тока срабатывания(тока превышающего рабочий ток электродвигателя) происходит изгибание биметаллической пластины, которое приводит к размыканию контактов
    КК1
    теплового реле, включенных последовательно с катушкой
    КМ1
    в цепи управления. (
    Подробное устройство и принцип работы теплового реле будет рассмотрен в следующей статье).
  2. Нулевая защита.
    При исчезновении напряжения питания или его значительном снижении, катушка магнитного пускателя
    КМ1
    не в состоянии удерживать якорь. Якорь под действием пружины возвращается в исходной положение. Цепь питания двигателя
    ММ1
    размыкается, а также размыкаются вспомогательные контакты
    КМ1:4
    , что предотвращает самопроизвольное включение электродвигателя после восстановления напряжения.
  3. Цепи управления.
    Выполнена с использование предохранителя(плавкой вставки)
    FU1
    . Он является дополнительно защитой, в случае, если закоротит катушка
    КМ1
    (произойдет межвитковое замыкание). Также, возможно использование вместо предохранителя однополюсного автоматического выключателя.

Ниже приведен пример исполнения данной схемы в серийном ящике управления асинхронным двигателем (Я5110-2877).

Источник

Плавный пуск

Снизить значение пускового тока можно, понизив напряжение на статоре при запуске электродвигателя. В процессе разгона его значение можно постепенно увеличивать.

Реостатный способ плавного пуска электродвигателя привлекает простотой и дешевизной, но сегодня он устарел и серьезно проигрывает устройствам плавного пуска.

Недостатки реостатной схемы очевидны:

  • Ее проблематично автоматизировать, усовершенствовав контроль и упростив управление.
  • Пуск электродвигателя под нагрузкой усложняется — крутящий момент снижается в 4 раза. Как следствие, двигателю требуется больше времени, чтобы набрать рабочую скорость.

Устройства плавного пуска, также известные как софтстартеры, лишены перечисленных недостатков. Они компактны и функциональны. Простейшие УПП обеспечивают:

  • Плавный пуск, разгон и остановку двигателя.
  • Возможность настройки и регулирования рабочих параметров.
  • Многоуровневую защиту электродвигателя.
  • Постоянное ограничение тока.

Реверсивный пуск асинхронного двигателя


Рисунок 3. Схема реверсивный пуск асинхронного двигателя с кз ротором.
Данная схема дает возможность производить запуск электродвигателя и изменять направленность его вращения. Для запуска необходимо включить автомат QF и нажать SB1 «Пуск», в результате чего ток поступает на магнитный пускатель КМ1, который запитывает статор. АД реверсируется последовательным нажатием кнопок «Стоп» SB3 (КМ1 выключается и двигатель останавливается) и «Реверс» SB2 (срабатывает КМ2 и асинхронный двигатель запускается в реверсивном направлении).

В данной схеме нажатием кнопки реверса меняется чередование фаз питающего напряжения на статоре двигателя, что будет вызывать смену направленности его вращения (реверсом). При помощи нормально замкнутых контактов КМ1 и КМ2 выполнена защита от ошибочного включения сразу двух магнитных пускателей КМ1 и КМ2. Также действуют защиты, аналогичные описанным ранее. Отключить электродвигатель можно кнопкой SB3 и автоматом QF.

Пуск по схеме «звезда-треугольник»

Этот вариант привлекает простотой и дешевизной. Он предполагает соединение обмоток «звездой» при запуске, а в процессе разгона электродвигателя – перекоммутацию обмоток в нормальное положение «треугольник».

Напряжение на обмотке уменьшается почти в 2 раза, но в случае отказа одного из контакторов, управляемых вручную, пострадает вся коммутация. Как следствие, существенно упадет мощность двигателя, возникнут проблемы с его запуском.

Важно учитывать и уменьшающийся крутящий момент при соединении обмоток по схеме «звезда», вследствие которого запуск электропривода под нагрузкой может быть затруднен.

Нереверсивная схема управления асинхронного двигателя.


Рисунок 1 — Простейшая схема асинхронного двигателя
Для подачи напряжения на управляющую и силовую цепь используется автоматический выключатель QF. Пуск асинхронного двигателя осуществляется кнопкой SB1 «Пуск”, которая замыкает свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ. Который срабатывая замыкает основные контакты силовой цепи статора. Вследствие чего электродвигатель М подсоединяется к питанию. В то же время в управляющей сети происходит замыкание блокирующего контакта КМ который шунтирует кнопку SB1.

Пуск с преобразователем частоты

Пуск асинхронных электродвигателей с помощью частотных преобразователей привлекает гибкостью управления. Электронное управление современных ПЧ обеспечивает мягкий пуск и дальнейшую плавную регулировку работы электропривода. При этом соотношение напряжения и частоты придерживается строго заданных параметров.

Преимущество частотных преобразователей в том, что потребление электроэнергии сокращается почти на 50%. Как следствие, сокращаются текущие эксплуатационные расходы предприятия, снижается себестоимость производства.

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя

Здравствуйте, уважаемые посетители и гости сайта https://zametkielectrika.ru.

Сегодня Драницын Кирилл Эдуардович, студент ГБОУ СПО «КПК» г.Чернушка, Пермского края, прислал свою работу на конкурс «Электрика своими руками».

Ее название «Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором», которая в полной мере дополняет мою статью, написанную несколько дней назад, о схеме магнитного пускателя нереверсивного типа без применения теплового реле.

Оборудование:

2. Магнитный пускатель ПМЛ (для пуска, остановки двигателя).

3. Тепловое реле ТРН (для защиты трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок).

4. Кнопка пуск/стоп.

Рабочий инструмент:

  • отвертка плоская
  • бокорезы
  • нож
  • кабель (провод) одножильный
  • круглогубцы
  • плоскогубцы
  • трехфазная вилка

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

До начала работы хотелось бы объяснить обыкновенные понятия для понимания схемы:

  • нормально замкнутый контакт в кнопке пуск/стоп под цифрами (3-4)
  • нормально разомкнутый контакт в кнопке пуск/стоп под цифрами (1-2)

Способы пуска асинхронного двигателя — прямой пуск

При применении асинхронных короткозамкнутых электродвигателей, очень остро встает вопрос ограничения пусковых токов. Для ограничения пусковых токов применяются различные схемы пуска асинхронного двигателя.

Пусковой ток

При подаче на электродвигатель напряжения, в цепи статора двигателя возникают скачки тока, именуемые пусковым током или током заторможенного ротора. Пусковой ток при пуске трехфазного асинхронного двигателя может превышать в 5 – 7 раз выше номинального, хотя действует кратковременно. После окончания пуска двигателя, и выхода двигателя на номинальные обороты, ток падает до номинального, как показано на рис.

В каждом отдельном случае необходимо принимать меры, для снижения пусковых токов, используя различные способы пуска. Кроме этого необходимо принять специальные меры для стабилизации питающего напряжения.

Пусковые периоды

Рассматривая различные способы пуска трехфазного асинхронного двигателя, которые снизить пусковой ток, нужно следить за тем, чтобы период пуска не был слишком долгим. Потому что продолжительное время пуска двигателя может вызвать перегрев обмоток.

Способы пуска трехфазного асинхронного двигателя

Следует знать основные достоинства и недостатки различных способов пуска трехфазного асинхронного двигателя. В данной таблице представлены сравнительные характеристики часто используемых способов пуска.

Прямой пуск

Что такое прямой пуск? Как следует из названия, прямой пуск трехфазного асинхронного двигателя означает, что электродвигатель подключается к сети на номинальное напряжение. Прямой пуск в англоязычной аббревиатуре обозначается как (direct-on-line starting – DOL). Его обычно применяют при стабильном питании двигателя, если вал двигателя жестко привязан к приводу, например привод вентилятора или насоса.

Преимущества

Прямой пуск трехфазного асинхронного двигателя от сети (DOL), на сегодняшний день является самым дешёвым и простым. Поэтому он получил и самое большое распространение в промышленности. Кроме того, он даёт минимальное увеличение температуры электродвигателя при пуске по сравнению со всеми другими способами пуска. Если величина пускового тока не ограничивается специальными нормами, то такой способ является наиболее предпочтительным, но не самым экономичным. Если величина пускового тока ограничена параметрами сети, то необходимо выбирать другие способы пуска. Простейшая схема управления трехфазным асинхронным двигателем M включает в себя силовой контактор KM, устройство зашиты от перегрузок QF тепловое реле KT и кнопки управления SB1, SB2.

Недостатки

В схемах прямого пуска асинхронных двигателей пусковой момент составляет 150% -300% номинального, при этом пусковой ток может достигать 300% — 800% тока номинального.

Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Схема пуска асинхронного двигателя

Схема управления электродвигателем

Функциональная cхема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором изображена на рисунке 1.

Рис.1.Функциональная схема управления асинхронным двигателем.

Трёхфазный переменный ток подаётся на автоматический выключатель, который применяется для подключения трёхфазного асинхронного двигателя. В автоматическом выключателе помимо системы контактов, имеются комбинированные расцепители (тепловой и электромагнитный), что обеспечивает автоматическое отключение при длительной перегрузке и коротком замыкании. От автоматического выключателя питание подаётся на магнитный пускатель. Магнитный пускатель — аппарат для дистанционного управления двигателем. Он осуществляет пуск, остановку и защиту двигателя от перегрева и сильного снижения напряжения. Основная часть магнитного пускателя — трёхполюсный электромагнитный контактор. От магнитного пускателя управление передаётся трёхфазному асинхронному электродвигателю переменного тока. Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Он состоит из двух основных частей — статора — неподвижной части и ротора — вращающейся части. Статор имеет пазы, в которые укладывается трёхфазная статорная обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Эта обмотка предназначена для создания вращающего кругового магнитного поля. Вращение кругового магнитного поля обеспечивается сдвигом по фазе друг относительно друга каждой из трёх систем трёхфазного тока на угол, равный 120 градусам.

Обмотки статора для подключения к напряжению сети 220В соединены треугольником (Рис.8). В зависимости от типа обмотки ротора, машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. Несмотря на то, что двигатель с фазным ротором обладает лучшими пусковыми и регулировочными свойствами, двигатель с короткозамкнутым ротором проще и надёжнее в эксплуатации, а также дешевле. Я выбрал двигатель с короткозамкнутым ротором, так как в настоящее время большинство изготовляемых промышленностью двигателей являются двигателями с короткозамкнутым ротором. Обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса, в пазы ротора заливают под давлением горячий алюминий. Проводники обмотки ротора соединены, образуя трёхфазную систему. Двигатель приводит в движение вентилятор. Вентиляторы, применяемые на судах, различают в зависимости от создаваемого ими напора. Смонтированный в схеме вентилятор является вентилятором низкого давления. Обычно вентиляторы не регулируются и не реверсируются, поэтому их привод имеет простейшую схему управления, которая сводится к пуску, остановке и защите.

Принципиальная электрическая схема нереверсивного управления трёхфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором посредством автоматического выключателя и магнитного пускателя с двухполюсным тепловым реле представлена на рисунке 2.

От силового щита питание подаётся на автоматический выключатель с тепловыми и электромагнитными расцепителями максимального тока. Схема магнитного пускателя составлена с соблюдением рекомендуемых условных графических обозначений элементов схем автоматического управления двигателем. Здесь все элементы одного и того же аппарата обозначены одинаковыми буквами.

Рис.2.Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутой обмоткой ротора.

Так, главные замыкающие контакты линейного трёхполюсного контактора, находящиеся в силовой цепи, его катушка и вспомогательные замыкающие контакты, находящиеся в цепи управления, обозначены буквами КЛ. Нагревательные элементы теплового реле, включённые в силовую цепь, и остающиеся размыкающие контакты с ручным возвратом этого же реле в исходное положение, которые находятся в цепи управления, обозначены буквами РТ. При включенном трёхполюсном выключателе после нажатия пусковой кнопки КнП включается катушка линейного трёхполюсного контактора КЛ и его главные замыкающие контакты КЛ присоединяют обмотку статора трёхфазного асинхронного двигателя АД к питающей сети в результате чего ротор приходит во вращение. Одновременно замыкаются вспомогательные замыкающие контакты КЛ, шунтирующие пусковую кнопку КнП, что позволяет её отпустить. Нажатие остановочной кнопки КнС отключает цепь питания катушки КЛ, вследствие чего якорь контактора выпадает, главные замыкающие контакты КЛ размыкаются и обмотка статора двигателя отключается от питающей сети.

Основные элементы схемы и их назначение

Автоматический выключатель — аппарат для нечастой ручной коммутации электрических цепей и автоматической защиты их при коротких замыканиях и длительной перегрузке. Назначение автоматического выключателя, применённого в схеме, описано в таблице 1.

Таблица1. Область применения автоматического выключателя.

Как видно из таблицы 1 автомат не отключается при резком снижении напряжения, так как расцепитель минимального напряжения в применяемом автоматическом выключателе отсутствует. Защиту при значительном снижении или исчезновении напряжения питающей сети осуществляет магнитный пускатель.

Автоматы используют при напряжении до 660В на номинальные токи от 15 до 600А, в помещениях с нормальной окружающей средой, так как они не приспособлены для работы в средах с едкими парами и газами, во взрывоопасных и незащищённых от попадания воды местах. Автоматы необходимо не реже 1 раза в год осматривать, чистить, смазывать шарнирные механизмы приборным маслом. Для своей схемы я выбрал автоматический выключатель серии АП-50. Внешний вид автомата показан на рисунке 3.

1- кнопка выключения, 2-кнопка включения, 3- реле, 4-искрогасительные камеры, 5-пластмассовый кожух

Рис3. Внешний вид и устройство автомата АП-50.

Он предназначен для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания при U питающей сети до 500В, 50 гц на переменном токе, для ручного включения и отключения цепей, а главное для пуска и защиты трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Выключатель защищён пластмассовым кожухом. Наличие буквы Б в серии АП-50Б означает универсальное исполнение, при котором ввод и вывод проводов снизу и сверху через сальники типа СКВрт-33. Маркировка АП-50Б-3МТ означает наличие электромагнитных и тепловых расцепителей и число полюсов равное трём.

Магнитный пускатель — коммутационный аппарат дистанционного управления, для частых включений и отключений электрооборудования, которым управляют с помощью отдельно расположенной кнопки. Это устройство для пуска, остановки и защиты электродвигателей. Назначение магнитного пускателя, применённого в схеме, представлено в таблице 2.

Типовые схемы управления электроприводов с АД

АД с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. Схемы управления АД с фазным ротором средней и большой мощности должны предусматривать ограничение токов при их пуске, реверсе и торможении с помощью добавочных резисторов в цепи ротора.

Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором приведена на рисунке 8.9.

Рис. 8.9. Реверсивная схема управления АД с короткозамкнутым ротором

Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактораКМ1 и КМ2 и два тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой пуск и реверс двигателя, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.

В схеме предусмотрена защита от перегрузок двигателя (реле КК) и коротких замыканий в цепи статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FA). Кроме того, схема управления обеспечивает и нулевую защиту от исчезновения (снижения) напряжения сети (контакторы КМ1и КМ2).

Пуск двигателя при включенном автоматическом выключателе QF в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2, подключению двигателя к сети и его разбегу.

Для реверса или торможения двигателя вначале нажимается кнопка SB3, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ1), после чего нажимается кнопка SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле двигателя изменяет направление вращения на противоположное, и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов: торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.

В случае необходимости только торможения двигателя при достижении им нулевой скорости должна быть вновь нажата кнопка SB3, что приведет к отключению двигателя от сети и возвращению схемы в исходное положение. Если кнопка SB3 нажата не будет, то это приведет к разбегу двигателя в другую сторону, т.е. к его реверсу.

Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировке в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и наоборот.

Отметим, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании, как это может иметь место при установке предохранителей, а также он не требует замены элементов (как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки).

Схема управления АД, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени, приведена на рис. 8.10.

Рис. 8.10. Схема пуска и динамического торможения АД

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1, после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.

Для остановки двигателя нажимается кнопка SB3, контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора двигателя и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя V через резистор Rт и переводу двигателя в режим динамического торможения.

Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова двигателя, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.

Интенсивность динамического торможения регулируется резистором Rт, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре двигателя.

Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов.

Схема управления пуском и торможением противовключением АД с фазным ротором в функции ЭДС приведена на рисунке 8.11.


Рис. 8.11. Схема управления пуском и торможением противовключением АД

с фазным ротором

После подачи напряжения включается реле времени КТ, которое своим размыкающим контактом разрывает цепь питания контактора КМ3, предотвращая тем самым его включение и преждевременное закорачивание пусковых резисторов в цепи ротора.

Включение двигателя производится нажатием кнопки SB1, после чего включается контактор КМ1. Статор двигателя подсоединяется к сети, электромагнитный тормоз YB растормаживается, и начинается разбег двигателя. Включение КМ1 одновременно приводит к срабатыванию контактора КМ4, который своим контактом шунтирует ненужный при пуске резистор противовключения R д2 , а также разрывает цепь катушки реле времени КТ. Последнее, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени, после чего замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ3, который срабатывает и шунтирует пусковой резистор R д1 в цепи ротора, и двигатель выходит на свою естественную характеристику.

Управление торможением обеспечивает реле торможения KV, контролирующее уровень ЭДС (скорости) ротора. С помощью резистора R р оно отрегулировано таким образом, что при пуске, когда скольжение двигателя 0

Для осуществления торможения

двигателя нажимается сдвоенная кнопка SB2, размыкающий контакт которой разрывает цепь питания катушки контактора КМ1. После этого двигатель отключается от сети и разрывается цепь питания контактора КМ4, и замыкается цепь питания реле КТ. В результате этого контакторы КМ3 и КМ4 отключаются, и в цепь ротора двигателя вводится сопротивление R д1 + R д2 .

Нажатие кнопки SB2 приводит одновременно к замыканию цепи питания катушки контактора КМ2, который, включившись, вновь подключает двигатель к сети, но уже с другим чередованием фаз сетевого напряжения на статоре. Двигатель переходит в режим торможения противовключением. Реле RY срабатывает и после отпускания кнопки SB2 будет обеспечивать питание контактора КМ2 через свой контакт и замыкающий контакт этого аппарата.

В конце торможения, когда скорость будет близка к нулю и ЭДС ротора уменьшится, реле КV отключится и своим размыкающим контактом разомкнет цепь катушки контактора КМ2. Последний, потеряв питание, отключит двигатель от сети, и схема придет в исходное положение. После отключения КМ2 тормоз УВ, потеряв питание, обеспечит фиксацию (торможение) вала двигателя.

На рисунке 8.12. приведена схема панели типа ПДУ 6220.

Панель типа ПДУ 6220 входит в состав нормализованной серии панелей управления двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором и обеспечивает пуск двигателей в две ступени и динамическое торможение по принципу времени.

При подаче на схему напряжений 220 В и переменного тока 380 В (замыкание рубильников QS 1 и QS 2 и автомата QF) включается реле времени КТ1, чем подготавливается двигатель к пуску с полным пусковым резистором в цепи ротора. Одновременно с этим, если рукоятка командоконтроллера находится в нулевой (средней) позиции и максимально-токовые реле FА1-FА3 не включены, включится реле защиты КV от понижения питающего напряжения и подготовит схему к работе.


Рис. 8.12. Схема панели типа ПДУ 6220

Пуск двигателя осуществляется по любой из двух искусственных характеристик или естественной характеристике, для чего рукоятка SА должна устанавливаться соответственно в положение 1, 2 или 3. При переводе рукоятки в любое из указанных положений SА включается линейный контактор КМ2, подключающий двигатель к сети, контактор управления тормозом КМ5, подключающий к сети катушку YА электромагнитного тормоза, который при этом растормаживает двигатель и реле времени КТ3, управляющее процессом динамического торможения. При переводе SА в положение 2 или 3 включаются контакторы ускорения КМ3 и КМ4, и двигатель начинает разгоняться.

Торможение двигателя происходит при переводе рукоятки SА в нулевое (среднее) положение. При этом отключатся контакторы КМ2 и КМ5 и включится контактор динамического торможения КМ1, который подключит двигатель к источнику постоянного тока. В результате этого будет идти интенсивный процесс комбинированного (механического и динамического) торможения двигателя, который закончится после отсчета реле КТ3 своей выдержки времени, соответствующей времени торможения.

Схема асинхронного электропривода с тиристорным пусковым устройством приведена на рисунке 8.13.


к ак

Рис. 8.13. Схема асинхронного ЭП
с тиристорным пусковым устройством

Эффективным методом формирования желаемых графиков изменения тока и момента двигателя в переходных режимах является регулирование напряжения на его статоре с помощью тиристорных пусковых устройств (ТПУ). Чаще всего это делается для ограничения тока и момента двигателя при пуске («мягкий» способ пуска), хотя с помощью этих устройств можно обеспечить и повышение момента двигателя при пуске («жесткий» способ пуска).

Тиристорное пусковое устройство включается между источником питания (сетью переменного тока) с напряжением U 1 и статором двигателя. В нереверсивном ТПУ его силовую часть образуют три пары встречно-параллельно включенных тиристоров VS1-VS6, управление которыми осуществляется импульсами напряжения, поступающими на них от системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Ограничение тока и момента осуществляется за счет снижения подводимого к двигателю напряжения, что достигается соответствующим изменением во времени угла управления тиристорами. Напряжение при пуске может изменяться по различным законам – линейно нарастать от нуля до сетевого, быть пониженным в течение всего времени пуска или изменяться по так называемому бустерному варианту, при котором для облегчения пуска двигателя на него вначале подается скачком некоторое напряжение, которое затем продолжает нарастать уже по линейному закону. В замкнутой системе может быть обеспечено и поддержание тока статора на заданном уровне.

8.6. Регулирование координат асинхронного двигателя
с помощью резисторов

Данный способ регулирования координат, называемый часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи АД (см. рис. 8.14). Он привлекает в первую очередь простотой своей реализации, отличаясь в то же время невысокими показателями качества регулирования и экономичностью.

Рис. 8.14. Схемы включения АД с фазным ротором (а)
и с короткозамкнутым ротором (б)

в цепь статора применяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента АД с короткозамкнутым ротором.

Все искусственные электромеханические характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холостого хода ω 0 при включении R 1д не изменяется, получаемые искусственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых (рис.8.15 а).


а) б)

Рис.8.15. Электромеханические (а) и механические (б) характеристики АД
при регулировании координат с помощью резисторов в цепи статора

Характеристики 2–4 расположены ниже естественной характеристики 1, построенной при R 1д = 0, причем большему значению R 1д соответствует больший наклон искусственных характеристик 2-4.

Механические характеристики АД представлены на рисунке 8.15 б.

Координаты точки экстремума М к и S к изменяются при варьировании R 1д , а именно: в соответствии с (8.15) и (8.16) при увеличении R 1д критический момент М к и критическое скольжение S к уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент.

В то же время искусственные механические характеристики (рис. 8.15б) мало пригодны при регулировании скорости АД: они обеспечивают небольшой диапазон изменения скорости; жесткость характеристик АД и его перегрузочная способность, характеризуемая критическим моментом, по мере увеличения R снижается; способ отличает и низкая экономичность. В силу этих недостатков регулирование скорости АД с помощью активных резисторов в цепи его статора применяется редко .

Включение добавочных резисторов R в цепь ротора применяется как с целью регулирования тока и момента АД, так и его скорости (рис. 8.14а).

Искусственные электромеханические характеристики при R 2д = var имеют вид, показанный на рисунке 8.15а, и могут использоваться для регулирования (ограничения) пускового тока I кз = I п .

Скорость идеального холостого хода АД ω 0 и максимальный (критический) момент двигателя М к в соответствии с остаются неизменными при регулировании R 2д , а критическое скольжение S к , как это следует из , изменяется.

Выполненный анализ позволяет построить естественную 1 (R 2д = 0) и искусственные 2–3 (R 2д3 > R 2д2 ) характеристики (рис. 8.16) и сделать заключение, что за счет изменения R 2д имеется возможность повышать пусковой момент АД вплоть до критического момента М к без снижения перегрузочной способности двигателя, что весьма важно при регулировании его скорости.


Рис. 8.16. Механические характеристики при различных сопротивлениях R 2д добавочного резистора в цепи ротора

В остальном рассматриваемый способ характеризуется такими же показателями, что и для ДПТ НВ. Диапазон регулирования скорости небольшой – около 2–3 – из-за снижения жесткости характеристик и роста потерь по мере его увеличения. Плавность регулирования скорости, которая изменяется только вниз от основной, определяется плавностью изменения добавочного резистора R 2д .

Затраты, связанные с созданием данной системы ЭП, невелики, так как для регулирования обычно используются простые и дешевые резисторов. В то же время эксплуатационные затраты оказываются значительными, поскольку велики потери в ПД.

С увеличением скольжения S возрастают потери в роторной цепи, поэтому реализация большого диапазона регулирования скорости приводит к значительным потерям энергии и снижению КПД ЭП.

Регулирование скорости этим способом осуществляется при небольшом диапазоне регулирования скорости или кратковременной работе на пониженных скоростях. Этот способ нашел широкое применение например, в ЭП подъемно-транспортных машин и механизмов.

Расчет сопротивления добавочного резистора R 2д может быть выполнен несколькими способами в зависимости от формы задания требуемой искусственной механической характеристики.

Если искусственная характеристика определена полностью, то сопротивление добавочного резистора (например, R 2д1 ) можно определить по выражению :

, (8.30)

где – сопротивление фазы ротора АД.

Если искусственная характеристика задана своей рабочей частью, то можно использовать метод отрезков, для чего на рисунке 8.16 проведена вертикальная линия, соответствующая номинальному моменту М ном , и отмечены характерные точки: а, b, c, d, e. Сопротивление искомого резистора R 2д1 определяется как

R 2д1 = R 2ном аb/ас, (8.31)

где номинальное сопротивление АД; ЭДС ротора при S = 1; номинальный ток ротора.

http://life-prog.ru/1_17774_tormoznie-rezhimi-ad.html

15.09.2014

Для управления асинхронными электродвигателями используются релейно-контакторные аппараты, которые реализуют типовые схемы пуска, реверса, торможения, остановки электропривода.
На базе типовых схем релейно-контакторного управления разрабатываются схемы управления электроприводами производственных механизмов. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется обычно при помощи магнитных пускателей. В данном случае магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока, двух встроенных в него электротепловых реле.
Простейшая схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Схема использует питание силовых цепей и цепей управления от источника одного и того же напряжения (рис. 4.9). Для повышения надежности работы релейных контакторных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, и для повышения безопасности эксплуатации применяются схемы с питанием цепей управления от источника пониженного напряжения.
Если рубильник S1 включен, то для пуска электродвигателя необходимо нажать на кнопку S2 («пуск»). При этом катушка контактора K1M получит питание, замкнутся главные контакты К1(1-3)М в силовой цепи и статор двигателя присоединится к сети. Электродвигатель начнет вращаться. Одновременно в цепи управления закроется замыкающий вспомогательный контакт K1A, шунтирующий кнопку S2 («пуск»), после чего эту кнопку не нужно удерживать в нажатом состоянии, так как цепь катушки контактора KlM остается замкнутой. Кнопка S2 с самовозвратом и за счет действия пружины возвращается в исходное разомкнутое состояние.

Для отключения электродвигателя от сети нажимается кнопка S3 («стоп»). Катушка контактора K1M обесточивается и замыкающие контакты K1(1-3)M отключают обмотки статора от сети. Одновременно размыкается вспомогательный контакт K1A. Схема приходит в исходное, нормальное состояние. Вращение электродвигателя прекращается.
Схема предусматривает защиту двигателя и цепи управления от коротких замыканий плавкими предохранителями F 1(1-3), защиту от перегрузки двигателя двумя электротепловыми реле F2(1-2). Пружинный привод контактов магнитного пускателя К 1(1-3)М, K1A на размыкание реализует так называемую нулевую защиту, которая при исчезновении или значительном снижении напряжения отключают двигатель от сети. После восстановления нормального напряжения самопроизвольного пуска двигателя не произойдет.
Более четкая защита от снижения или исчезновения напряжения может быть выполнена при помощи реле пониженного напряжения, катушка которого присоединяется к двум фазам силовой цепи, а его замыкающий контакт включен последовательно с катушкой контактора. В этих схемах вместо установки на вводе рубильников с предохранителями применяют воздушные автоматы.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием магнитного пускателя и воздушного автоматического выключателя. Автоматический выключатель F1 исключает возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это бывает при установке предохранителей (рис. 4.10). Нет необходимости заменять элементы в предохранителях при сгорании их плавкой вставки.


В схемах управления электродвигателями применяются автоматы с электромагнитными расцепителями либо с расцепителями электромагнитным и электротепловым. Расцепители электромагнитного типа характеризуются нерегулярной отсечкой, равной десятикратному току, и служат для защиты от токов короткого замыкания, Электротепловые расцепители обладают обратнозависимой характеристикой времени от тока. Так, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при 1,5-кратной нагрузке через 1 ч, а при 4-кратной — через 20 с. Электротепловые расцепители не защищают двигатель от перегрева при перегрузках на 20 — 30%, но могут защитить двигатель и силовую цепь от перегрева пусковым током при застопоривании приводного механизма. Поэтому для защиты электродвигателей от длительных перегрузок при использовании автомата с электротепловым расцепителем такого типа применяются дополнительные электротепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем. Многие выключатели, например АП-50, защищают электродвигатель одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузок. Принципы действия схем (см. рис. 4.9, 4.10) для пуска и останова аналогичны. Эти схемы нашли широкое применение для управления нереверсивными электроприводами транспортеров, воздуходувок, вентиляторов, насосов, лесоперерабатывающих и заточных станков.
Схемы управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с реверсивным магнитным пускателем. Эта схема применяется в случаях, когда необходимо изменять направления вращения электропривода (рис. 4.11), например в приводе электролебедок, рольгангов, механизмов подачи станков и т.д. Управление двигателями осуществляется реверсивным магнитным пускателем. Включение двигателя для вращения «вперед» осуществляется нажатием кнопки S1. Катушка контактора K1M будет под напряжением, и замыкающие главные контакты К1(1-3)M присоединят электродвигатель к сети. Для переключения электродвигателя необходимо нажать на кнопку S3 («стоп»), а затем на кнопку S2 («назад»), что вызовет отключение контактора K1M и включение контактора К2М. При этом, как видно из схемы, две фазы на статоре переключатся, т.е. произойдет реверс вращения электродвигателя. Во избежание короткого замыкания в цепи статора между первой и третьей фазой вследствие ошибочного одновременного нажатия на обе пусковые кнопки S1 и S2 реверсивные магнитные пускатели имеют рычажную механическую блокировку (на схеме не показана), которая препятствует втягиванию одного контактора, если включен другой. Для повышения надежности кроме механической блокировки в схеме предусмотрена электрическая блокировка, которая осуществляется при помощи размыкающих вспомогательных контактов К1А.2 и К2А.2. Обычно реверсивный магнитный пускатель состоит из двух контакторов, заключенных в один корпус.

В практике применяется также схема реверса асинхронных короткозамкнутых электродвигателей с использованием двух отдельных нереверсивных магнитных пускателей. Ho для устранения возможности короткого замыкания между первой и третьей фазой силовой цепи от одновременного включения обоих пускателей применяют двухцепные кнопки. Например, при нажатии кнопки S1 («вперед») цепь катушки контакторов K1M замыкается, а цепь катушки К2М при этом дополнительно размыкается. (Принцип действия двухцепных кнопок показан на рис. 4.12.) Реверс электродвигателей постоянного тока осуществляется изменением полярности напряжения силовой цепи.
Схема управления двухскоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Такая схема приведена на рис. 4.12. Привод может иметь две скорости. Пониженная скорость получается при соединении обмоток статора на треугольник, что осуществляется нажатием двухцепной кнопки S3 и включением контактора КЗ с замыканием трех силовых контактов К3. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и размыкается К3А — вспомогательный контакт в цепи катушки К4.

Повышенная скорость получается при соединении обмоток на двойную звезду, что реализуется нажатием двухцепной кнопки S4. При этом катушка контактора К3 обесточивается, контакты КЗ в силовой цепи размыкаются, размыкается вспомогательный контакт К3А, шунтирующий кнопку S3, и замыкается вспомогательный контакт К3А в цепи катушки К4.
При дальнейшем нажатии (перемещении) кнопки S4 замыкается цепь катушки контактора К4, замыкаются пять контактов К4 в силовой цепи, обмотка статора будет подключена на двойную звезду. Одновременно замыкается вспомогательный контакт К4А, шунтирующий кнопку S4 и размыкается вспомогательный контакт К4А в цепи катушки контактора К3. Обычно контакторы переменного тока имеют три силовых контакта, в схеме подключения статора на двойную звезду показано пять силовых контактов К4. В этом случае параллельно катушке контактора К4 включается катушка дополнительного контактора.
После предварительного соединения обмоток статора производится пуск двигателя при помощи контакторов K1 и К2 для вращения вперед или назад. Включение контакторов K1 или К2 осуществляется соответственно нажатием кнопки S1 или S2. Применение двухцепных кнопок позволяет осуществить дополнительную электрическую блокировку, исключающую одновременное включение контакторов K1 и К2, а также К3 и К4.
В схеме предусмотрена возможность переключения с одной скорости на другую при вращении электродвигателя вперед или назад без нажатия кнопки S5 («стоп»). При нажатии кнопки S5 катушки включенных контакторов обесточиваются и схема приходит в исходное, нормальное состояние.
Рассмотренная схема является основой построения схем управления электродвигателями двухскоростных транспортеров подачи раскряжевочных агрегатов, сортировочных конвейеров и т.п.
Рассмотрим вопросы торможения электродвигателей. При отключении обмоток статора от сети ротор электродвигателя с рабочим механизмом, например дисковой пилой шпалорезного станка, продолжает сравнительно долгое время вращаться по инерции. Для устранения этого явления в приводах с асинхронными электродвигателями в зависимости от их мощности и назначения применяется торможение противовключением, фрикционное торможение и динамическое торможение.
Схема управления асинхронным электродвигателем с коротко-замкнутым ротором с использованием торможения противовключением. Такая схема изображена на рис. 4.13. В схемах торможения противовключением используется реле контроля скорости (PKC) ЕМ, механически связанное с валом двигателя; его замыкающий контакт EA при определенной угловой скорости двигателя закрывается. При неподвижном роторе двигателя и скорости его вращения менее 10…15% от номинальной контакт реле EA разомкнут. Нажатием кнопки SI включается контактор K1M, замыкаются силовые контакты К1(1-3)M и двигатель пускается в ход, замыкается вспомогательный контакт K1A.1, шунтирующий кнопку S1. Размыкающий вспомогательный контакт А7А.2 одновременно разрывает цепь питания катушки контактора К2М, а несколько позднее с увеличением скорости вращения двигателя замыкается контакт реле скорости EA. Поэтому контактор К2М в этот период не включается.

Отключение электродвигателя от сети с торможением противовключением производится нажатием кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются силовые контакты К1(1-3)М, размыкается шунтирующий пусковую кнопку S1 вспомогательный контакт K1A.1. Одновременно замыкается размыкающий вспомогательный контакт К1А.2. При этом двигатель вращается по инерции и контакт реле EA замкнут, следовательно, катушка контактора К2А получит питание, замкнутся главные контакты К2(1-3)М, разомкнется вспомогательный контакт К2А в цепи катушки K1M. Обмотки статора будут подключены к сети на реверс вращения ротора. Ротор мгновенно затормаживается и при скорости вращения, близкой к нулю, контакт реле скорости EA размыкается, катушка контактора К2М обесточивается, главные контакты К2(1-3)М размыкаются, замыкается вспомогательный контакт К2А. Двигатель остановлен и отключен от сети. Схема будет в исходном положении.
Рассмотренная типовая схема торможения противовключением является основой построения схем управления электродвигателями станков заточки цепных, круглых, рамных пил, схем обрезных станков и др. Торможение противовключением обеспечивает жесткий, мгновенный останов привода и применяется обычно для электродвигателей небольшой мощности.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя грузоподъемного механизма. Такая схема представлена на рис. 4.14. В соответствии с правилами технической эксплуатации грузоподъемных механизмов в отключенном состоянии привод и механизм подъема должны быть надежно заторможены.
На упрощенной схеме условно показан односторонний колодочный тормоз Tс пружинным приводом зажима тормозного шкива.

При пуске электродвигателя нажимается кнопка S1 («пуск»), катушка контактора K1M будет под напряжением, замкнутся три контакта К1(1-3)М в силовой цепи и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети. Электромагнит Y одновременно отведет колодочный тормоз от шкива и создаст деформацию пружины. Двигатель вращается расторможенным.
Нажатием кнопки S2 («стоп») обесточивается катушка контактора K1M, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Статор электродвигателя и обмотка электромагнита У отключаются от сети, колодочный тормоз с пружинным приводом жестко фиксирует ротор электродвигателя с механизмом подъема. Применение реверсивного магнитного пускателя дает возможность получить схему фрикционного торможения электропривода механизма и на подъем, и на опускание груза.
Схема фрикционного торможения асинхронного электродвигателя станочного оборудования. Такая схема показана на рис. 4.15. В нормальном (отключенном) состоянии ротор электродвигателя расторможен под действием пружинного привода. Это позволяет проводить смену инструмента, наладку станка с легким поворотом приводного вала и ротора электродвигателя.

Электродвигатель подключается к сети при помощи кнопки S1, контакта K1A и силовых контактов К1(1-3)М. Остановка электропривода станка производится нажатием двухцепной кнопки S2 («стоп»). При этом катушка контактора K1M обесточивается, размыкаются главные контакты в силовой цепи К1(1-3)М и вспомогательный контакт K1A. Электродвигатель отключается от сети, продолжая вращаться по инерции.
При дальнейшем нажатии на кнопку S2 замыкается цепь катушки контактора К2М, замыкаются контакты К2(1-2)М, электромагнит Y затягивает колодочный тормоз. Кнопка S2 освобождается и принимает исходное положение, контактор К2М обесточивается, контакты К2(1-2)М размыкаются. Статор двигателя и электромагнит отключены от сети, привод остановлен и расторможен. Эта простейшая схема является базой разработки схем фрикционного торможения электродвигателей станочного оборудования, в которых учитывается необходимость реверса, защитных ограждений, сигнализации.
Схема управления асинхронным двигателем с использованием динамического торможения. Такая схема приведена на рис. 4.16. Динамическое торможение, в отличие от торможения противовключением и фрикционного метода, является плавным, мягким торможением. Включение электродвигателя в сеть осуществляется при нажатии кнопки SI («пуск»). Контактор K1M будет включен, замкнутся три главных контакта К1(1-3)М в силовой цепи, замкнется вспомогательный контакт K1А.1, разомкнется контакт К1А.2, замкнется контакт К1А.З, после чего включится реле времени Д1М и замкнет свой контакт РДТ в цепи катушки контактора К2М, которую несколько раньше разомкнул контакт К1А.2.

Отключение статора электродвигателя от сети переменного тока и торможение осуществляется нажатием кнопки S2 («стоп»). Контактор К1М теряет питание, главные контакты К1(1-3)М размыкаются, размыкаются вспомогательные контакты K1A.1, К1А.3, и замыкается контакт К1А.2. Катушка реле времени Д1M теряет питание, однако замыкающий контакт РДТ, будучи ранее замкнутым, разомкнется с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. При замыкании контакта К1А.2 катушка контактора К2М получит питание, разомкнется вспомогательный контакт блокировки К2А и замкнутся контакты К2(1-2)М. В обмотку статора подается постоянный ток. Обмотка создает неподвижный в пространстве магнитный поток. Во вращающемся по инерции роторе индуцируются ЭДС.
Взаимодействие токов ротора, вызванных этими ЭДС, с неподвижным магнитным потоком создает тормозной момент двигателя


где Mн — номинальный момент двигателя; nс — синхронная скорость двигателя; I»р — приведенный к статору ток ротора; R»р — полное активное сопротивление ротора, приведенное к статору; nд — относительная скорость двигателя, nд = n/nс.
После размыкания контакта реле времени РДТ схема приходит в исходное состояние, двигатель плавно останавливается. Для ограничения постоянного тока служит дополнительный резистор Rт. На базе этой схемы созданы схемы управления электродвигателями лесопильных рам, шпалорезных и других крупных круглопильных станков.
Схема тиристорного управления пуском и торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такая схема изображена на рис. 4.17. В типовой схеме разомкнутого управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в качестве силовых элементов, включенных в статорную цепь двигателя, используются тиристоры в сочетании с релейно-контактными аппаратами в цепи управления. Тиристоры выполняют роль силовых коммутаторов и, кроме того, легко позволяют осуществлять необходимый темп изменения напряжения на статоре двигателя регулированием угла включения тиристоров.

При пуске плавное изменение угла включения тиристоров дает возможность изменять приложенное к статору напряжение от нуля до номинального, тем самым ограничивать токи и момент двигателя. Схема содержит устройство динамического торможения в виде демпфирующего контура. Применение шунтирующего тиристора, замыкающего цепь тока между двумя фазами, приводит к увеличению постоянной составляющей тока, что создает достаточный тормозной момент в области высокой угловой скорости.
Рассмотрим типовую схему комплектного устройства, состоящего в силовой части из группы включенных встречно-параллельно тиристоров VS1…VS4 в фазах А и С и одного короткозамкнутого тиристора между фазами А и В — V5 для управления асинхронным двигателем М. Схема включает блок управления тиристорами БУ и релейно-контактный узел управления.
Нажатием кнопки S1 включается реле K1M и К2М, на управляющие электроды тиристоров VS1…VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3M с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами реле К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети.
Для остановки двигателя нажимается кнопка S3, обесточивается релейная схема управления, тиристоры VS1…VS4 и напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счет энергии, запасенной конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры VS2 и VS5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение.
Сила тока, а следовательно, и время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема также имеет шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле K5M, которое своими контактами KS.3 и К5.4 включает тиристоры VS2 и VS5. В этом случае по фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле K5M и тиристоры VS2 и VS5; при этом на короткое время за счет энергии, запасенной в конденсаторе Сб, включается реле, которое своим контактом К6.2 включает тиристор VS3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота примерно на такой же угол результирующего вектора потока статора.
Шаг поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация пошагового режима работы двигателя проводится после его остановки, так как реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов K1.5, К4.1. Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.
Схема управления асинхронными электродвигателями с фазным ротором в функции времени. Такая схема представлена на рис. 4.18. Защита силовых цепей двигателя от токов короткого замыкания осуществляется с помощью реле максимального тока FI, F2, F3; защита от перегрузок — электротепловыми реле F4(1-2), нагревательные элементы которых включены через трансформаторы тока TT1, ТТ2. Цепи управления защищаются автоматическим выключателем F5, имеющим максимальную токовую защиту.
При включении рубильника SI и автоматического выключателя FS получит питание реле времени Д1М и замыкающие контакты его Д1А.1, Д1А.2 закроются, тем самым подготовится цепь включения реле времени Д2М и контактора K1M. Размыкающий контакт Д1А.3 разомкнется и выключит цепь катушек контакторов ускорения К2М, R3М, К4М.

При последующем нажатии кнопки S2 («пуск») через замкнувшийся ранее контакт Д1А.2 включится контактор K1M, замкнутся главные контакты К1(1-3) M в силовой цепи, в обмотку статора двигателя M будет подано напряжение. В обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы. Начинается пуск двигателя на первой реостатной характеристике. Одновременно закроется вспомогательный контакт K1A.3, шунтирующий пусковую кнопку, и замкнется контакт K1A.2, через который подается питание в цепь катушек реле времени Д2М, Д3М. Размыкающий вспомогательный контакт K1A.1 отключит цепь реле Д1М, которое отпускает якорь с выдержкой времени при отключении его катушки. Поэтому Д2М не сразу включится и его размыкающий контакт Д2А.1 будет открыт.
Следует отметить, что размыкающий контакт Д1А.З остается еще открытым; по истечении времени выдержки реле Д1М его замыкающий контакт Д1А.1 (а также Д1А.2) откроется, а размыкающий Д1А.З — закроется. В результате этих переключений в схеме управления включится контактор К2М и будет шунтирована первая пусковая ступень резистора — двигатель с первой реостатной характеристики перейдет на вторую, разогнавшись до большей угловой скорости. Кроме того, выключится реле времени Д2М и его размыкающий контакт с выдержкой времени Д2А.1 замкнет цепь катушки контактора К3М, который сработает и замкнет свои контакты К3(1-2)М, т.е. шунтируется вторая пусковая ступень резистора — двигатель переходит на третью реостатную характеристику.
Наконец, после размыкания с выдержкой времени замыкающего контакта Д2А.1 выключится реле Д3М — с выдержкой времени, на которое настроено реле Д3М (соответственно времени пуска двигателя на последней реостатной характеристике), замкнется его контакт Д3А.1, включится контактор К4М и замкнет свои контакты К4(1-3)М. Обмотка ротора будет замкнута накоротко и двигатель будет заканчивать свой разгон в соответствии с его естественной характеристикой. Этим и заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени Д1М, Д2М, Д3М.
Останов двигателя производится нажатием кнопки S3. Схема используется для привода механизмов, не требующих реверса, длительность торможения которых после отключения двигателя не имеет существенного значения. В частности, на базе этой схемы создаются схемы управления главным электродвигателем лесопильных рам.

Для управления силовым электрооборудованием в электрических цепях используют разнообразные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующие на коммутационные аппараты его включения и отключения или регулирования.

На рис.5.4 приведена принципиальная схема управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Данная схема широко используется на практике при управлении приводами насосов, вентиляторов и многих других.

Перед началом работы включают автоматический выключатель QF. При нажатии кнопки SВ2 включается пускатель КМ и запускается двигатель М. Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку SВ1, при этом отключаются пускатель КМ и двигатель М.

Рис.5.4. Схема включения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

При перегрузке электродвигателя М срабатывает электротепловое реле КК, размыкающее контакты КК:1 в цепи катушки КМ. Пускатель КМ отключается, двигатель М останавливается.

В общем случае схемы управления могут осуществлять торможение электропривода, его реверсирование, изменять частоту вращения и т.д. В каждом конкретном случае используется своя схема управления.

В системах управления электроприводами широко используются блокировочные связи. Блокировкой обеспечивают фиксацию определенного состояния или положения рабочих органов устройства или элементов схемы. Блокировка обеспечивает надежность работы привода, безопасность обслуживания, необходимую последовательность включения или отключения отдельных механизмов, а также ограничение перемещения механизмов или исполнительных органов в пределах рабочей зоны.

Различают механическую и электрическую блокировки.

Примером простейшей электрической блокировки, применяемой практически во всех схемах управления, является блокировка кнопки «Пуск» SB2 (рис. 5.4.) контактом КМ2. Блокировка этим контактом позволяет после включения двигателя кнопку SB2 отпустить, не прерывая цепи питания катушки магнитного пускателя КМ, которое идет через блокировочный контакт КМ2.

В схемах реверсирования электродвигателей (при обеспечении движения механизмов вперед-назад, вверх-вниз и т.д.), а также при торможении применяются реверсивные магнитные пускатели. Реверсивный магнитный пускатель состоит из двух нереверсивных. При работе реверсивного пускателя необходимо исключить возможность их одновременно включения. Для этого в схемах предусматриваются и электрическая, и механическая блокировки (рис. 5.5). Если реверсирование двигателя выполняется двумя нереверсивными магнитными пускателями, то роль электрической блокировки играют контакты КМ1:3 и КМ2:3, а механическая блокировка обеспечивается кнопками SВ2 и SВ3, каждая из которых состоит из двух контактов, связанных между собой механически. При этом один из контактов-замыкающий, другой — размыкающий (механическая блокировка).

Схема работает следующим образом. Предположим что при включении пускателя КМ1 двигатель М вращается по часовой стрелке и против часовой — при включении КМ2. При нажатии кнопки SВ3 сначала размыкающий контакт кнопки разорвет цепь питания пускателя КМ2 и только потом замыкающий контакт SВ3 замкнет цепь катушки КМ1.

Рис.5.5. Механическая и электрическая блокировки при реверсировании привода

Пускатель КМ1 включается, запускается с вращением по часовой стрелке двигатель М. Контакт КМ1:3 размыкается, осуществляя электрическую блокировку, т.е. пока включен КМ1, цепь питания пускателя КМ2 разомкнута и его нельзя включить. Для осуществления реверса двигателя необходимо его остановить кнопкой SВ1, а затем, нажав кнопку SВ2, запустить в обратную сторону. При нажатии SВ2 сначала размыкающим контактом SВ2 разрывается цепь питания катушки КМ1 и далее замыкается цепь питания катушки КМ2 (механическая блокировка). Пускатель КМ2 включается и реверсирует двигатель М. Контакт КМ2:3, размыкаясь, осуществляет электрическую блокировку пускателя КМ1.

Чаще реверсирование двигателя выполняется одним реверсивным магнитным пускателем. Такой пускатель состоит из двух простых пускателей, подвижные части которых между собой связаны механически с помощью устройства в виде коромысла. Такое устройство называется механической блокировкой, не позволяющей силовым контактом одного пускателя КМ1 одновременно замыкаться силовым контактам другого пускателя КМ2 (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Механическая блокировка «коромыслом» подвижных частей двух пускателей единого реверсивного магнитного пускателя

Электрическая схема управления реверсом двигателя при помощи двух простейших пускателей единого реверсивного магнитного пускателя такая же, как и электрическая схема управления реверсом двигателя с использованием двух нереверсивных магнитных пускателей (рис. 5.5), с применением в электрической схеме таких же электрических и механических блокировок.

При автоматизации электроприводов поточных линий, конвейеров и т.п. применяется электрическая блокировка, которая обеспечивает пуск электродвигателей линии в определенной последовательности (рис. 5.7). При такой схеме, например, включение второго двигателя М2 (рис. 5.7) возможно только после включения первого двигателя М1, включение двигателя М3 – после включения М2. Такая очередность пуска обеспечивается блокировочными контактами КМ1:3 и КМ2:3.

Рис.5.7. Схема последовательного включения двигателей

Пример 5.1. Используя электрическую схему (рис. 5.4) управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, необходимо включить в эту схему дополнительные контакты, обеспечивающие автоматическую остановку электродвигателя рабочего механизма в одной и в двух заданных точках.

Решение. Требование задачи обеспечить остановку электродвигателя в одной заданной точке может быть выполнено путевым выключателем SQ1 с нормально закрытым контактом, установленным последовательно с блок-контактом KM2, шунтирующим кнопку SB2. Для остановки электродвигателя рабочего механизма в двух заданных точках последовательно с контактом путевого выключателя SQ1 размещают контакт второго путевого выключателя SQ2. На рис. 5.8 приведены электрические схемы остановки электродвигателя в одной и в двух заданных точках. После пуска двигателя механизм приходит в движение и при достижении места остановки нажимает на путевой выключатель, например SQ1, и электродвигатель останавливается. После выполнения необходимой технологической операции вновь нажимаем на кнопку SB2, и механизм продолжает движение до следующего путевого выключателя SQ2, где технологическая операция заканчивается.

Рис. 5.8 К примеру 5.1

Пример 5.2. В электрическую схему (рис. 5.5) управления реверсом короткозамкнутого асинхронного двигателя с помощью блокировочных связей следует ввести элементы световой сигнализации для контроля направления вращения двигателя.

Решение. Схема световой сигнализации контроля направления вращения двигателя при реверсе, совмещённая со схемой управления реверсом двигателя, приведена на рис. 5.9. При вращении двигателя, например вправо, горит лампа HL1, включаемая контактом KM1.4 магнитного пускателя KM1, при этом лампа HL2 погашена, т.к. магнитный пускатель KM2 не включён. При вращении двигателя влево горит лампа HL2, включённая контактом KM2.4 магнитного пускателя KM2. Таким образом, лампа HL1 сигнализирует о вращении двигателя вправо, а лампа HL2 — о вращении двигателя влево. В результате блокировочными связями световая сигнализация обеспечивает контроль над направлением вращения двигателя при реверсе.

Рис. 5.9 К примеру 5.2

ВАЖНО! Перед подключением электродвигателя необходимо убедится в правильности в соответствии с его .

  1. Условные обозначения на схемах

(далее — пускатель) — коммутационный аппарат предназначенный для пуска и остановки двигателя. Управление пускателем осуществляется через электрическую катушку, которая выступает в качестве электромагнита, при подаче на катушку напряжения она воздействует электромагнитным полем на подвижные контакты пускателя которые замыкаются и включают электрическую цепь, и наоборот, при снятии напряжения с катушки пускателя — электромагнитное поле пропадает и контакты пускателя под действием пружины возвращаются в исходное положение размыкая цепь.

У магнитного пускателя есть силовые контакты предназначенные для коммутации цепей под нагрузкой и блок-контакты которые используются в цепях управления.

Контакты делятся на нормально-разомкнутые — контакты которые в своем нормальном положении, т.е. до подачи напряжения на катушку магнитного пускателя или до механического воздействия на них, находятся в разомкнутом состоянии и нормально-замкнутые — которые в своем нормальном положении находятся в замкнутом состоянии.

В новых магнитных пускателях имеется три силовых контакта и один нормально-разомкнутый блок-контакт. При необходимости наличия большего количества блок-контактов (например при сборке ), на магнитный пускатель сверху дополнительно устанавливается приставка с дополнительными блок-контактами (блок контактов) которая, как правило, имеет четыре дополнительных блок-контакта (к примеру два нармально-замкнутых и два нормально-разомкнутых).

Кнопки для управления электродвигателем входят в состав кнопочных постов, кнопочные посты могут быть однокнопочные, двухкнопочные, трехкнопочные и т.д.

Каждая кнопка кнопочного поста имеет по два контакта — один из них нормально-разомкнутый, а второй нормально-замкнутый, т.е. каждая из кнопок может использоваться как в качестве кнопки «Пуск» так и в качестве кнопки «Стоп».

  1. Схема прямого включения электродвигателя

Данная схема является самой простой схемой подключения электродвигателя, в ней отсутствует цепь управления, а включение и отключение электродвигателя осуществляется автоматическим выключателем.

Главными достоинствами данной схемы является дешевизна и простота сборки, к недостаткам же данной схемы можно отнести то, что автоматические выключатели не предназначены для частого коммутирования цепей это, в сочетании с пусковыми токами, приводит к значительному сокращению срока службы автомата, кроме того в данной схеме отсутствует возможность устройства дополнительной защиты электродвигателя.

  1. Схема подключения электродвигателя через магнитный пускатель

Эту схему так же часто называют схемой простого пуска электродвигателя , в ней, в отличии от предыдущей, кроме силовой цепи появляется так же цепь управления.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1, при отпускании кнопки SB-2 ее контакт снова размыкается, однако катушка магнитного пускателя при этом не обесточивается, т.к. ее питание теперь будет осуществляться через блок-контак KM-1.1 (т.е. блок-контак KM-1.1 шунтирует кнопку SB-2). Нажатие на кнопку SB-1 (кнопка «СТОП») приводит к разрыву цепи управления, обесточиванию катушки магнитного пускателя, что приводит к размыканию контактов магнитного пускателя и как следствие, к остановке электродвигателя.

  1. Реверсивная схема подключения электродвигателя (Как изменить направление вращения электродвигателя?)

Что бы поменять направление вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две питающие его фазы:

При необходимости частой смены направления вращения электродвигателя применяется :

В данной схеме применяется два магнитных пускателя (KM-1, KM-2) и трехкнопочный пост, магнитные поскатели применяемые в данной схеме кроме нормально-разомкнутого блок-контакта должны так же иметь и нормально замкнутый контакт.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК 1») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1 который шунтирует кнопку SB-2 и размыкает свой блок-контакт KM-1.2 который защищает электродвигатель от включения в обратную сторону (при нажатии кнопки SB-3) до его предварительной остановки, т.к. попытка запуска электродвигателя в обратную сторону без предварительного отключения пускателя KM-1 приведет к короткому замыканию. Что бы запустить электродвигатель в обратную сторону необходимо нажать кнопу «СТОП» (SB-1), а затем кнопку «ПУСК 2» (SB-3) которая запитает катушку магнитного пускателя KM-2 и запустит электродвигатель в обратную сторону.

10

Схема пуска асинхронного двигателя. Управление асинхронным двигателем. Нереверсивый и реверсивный магнитный пускатель.


Работа трехфазных электродвигателей считается гораздо более эффективной и производительной, чем однофазных двигателей, рассчитанных на 220 В. Поэтому при наличии трех фаз, рекомендуется подключать соответствующее трехфазное оборудование. В результате, подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети обеспечивает не только экономичную, но и стабильную работу устройства. В схему подключения не требуется добавление каких-либо пусковых устройств, поскольку сразу же после запуска двигателя, в обмотках его статора образуется магнитное поле.

Как подключить асинхронный двигатель

Специалист перед подключением электродвигателя всегда поглядит на его шильдик и ознакомится со схемой подключения обмоток электродвигателя.

Шильдик асинхронного электродвигателя выглядит примерно вот так:

По информации на шильдике мы делаем вывод, что если у нас напряжение 380 вольт, то подключаем электродвигатель по схеме треугольник. Если у нас 660 вольт, то по схеме звезда.

Так же бывают двигатели на 220/380 вольт:

По шильдику видно, что если у нас напряжение в сети 220 вольт, то подключаем треугольником. Следовательно, если 380 вольт, то звездой.

Теперь Вы уже хотя бы понимаете, как подключить асинхронный двигатель, ориентируясь на шильдик.

Работа устройств со специфической подвижной частью

Привычным вариантом роторного узла трехфазного асинхронного электродвигателя является короткозамкнутый типа «беличья клетка», который набирается из стальных пластин. Когда существует необходимость снизить номинал пусковых токов с возможностью регулирования частоты вращения, тогда используется фазный ротор. Характерной его особенностью являются две группы выводов:

  1. Статорная. Классический клеммный блок, на который подводится напряжение сети (380 или 220В),
  2. Роторная. Дополнительный клеммник для выводов обмоток фазного ротора, к которым подключаются контакты реостата (блока сопротивлений).

Последний необходим для плавного пуска с постепенным включением/отключением отдельных сопротивлений в обмоточной цепи фазного ротора.

Почему сгорит электродвигатель при неправильном соединении

Сейчас я вкратце расскажу, почему электродвигатель, у которого обмотки на 380/660 треугольник/звезда, нельзя подключать звездой на 380 вольт.

Давайте представим, что в данный момент у нас линейное напряжение равно 380 вольт.

Что такое линейное напряжение, а фазное? Не знаете? Сейчас расскажу!

Линейное напряжение – это напряжение между линейными проводами (фазами), а фазное между линейным проводом и нейтральным.

Дело в том, что при соединении обмоток треугольником, на каждую обмотку приходится линейное напряжение 380 вольт,

а при соединении звездой фазное — 220 вольт.

В итоге нам надо поддерживать требуемую мощность на валу двигателя, а напряжение упало с 380 вольт до 220 вольт (переключили обмотки с треугольника на звезду), что же делать? Ток всё сделает за нас. Он начнёт расти.

Вот пример:

Это формула для однофазной сети, но для понимания сути пойдёт.

P=UI

Где, P- мощность, U-напряжение, I-ток.

Подставим в нашу формулу выдуманные значения и получим следующее: 440=220*2, а теперь уменьшим напряжение в два раза, 440=110*4. Увидели? Напряжение уменьшили в два раза, но, чтобы поддержать заданную мощность у нас вырос ток в два раза.

Почему при подключении звездой, ток не становится меньше (при неизменной нагрузке)

При соединении обмоток электродвигателя треугольником фазный ток в 1.73 раза меньше линейного.

Давайте приведу пример: На шильдике электродвигателя указан ток 30А при соединении обмоток треугольником и напряжением 380 вольт. 30 ампер — это линейный ток, значит, чтобы получить фазный, нам надо 30/1.73. В итоге фазный ток равен 17,3 Ампера. Т.е. номинальный ток для обмотки двигателя 17,3 Ампера.

А теперь мы переключим двигатель с треугольника на звезду, но нагрузка на валу двигателя остаётся таже самая.

При соединении электродвигателя звездой линейный ток будет равен фазному. Напряжение на обмотке уменьшится в 1.73 раза. Следовательно на обмотку будет подаваться уже не 380 вольт, а 220.

В результате по обмотке будет протекать не 17,3 А, а целых 30 Ампер. Почему?

Потому что ток будет компенсировать падение напряжения на обмотке, которое у нас упало в 1,73 раза. Значит ток вырастит в 1,73 раза. Двигатель греется и если отсутствует защита — сгорает. А двигатель стоит немалых денег, поэтому Вы должны знать как подключить асинхронный двигатель!

Еще один пример для понимания. Обратите внимание на следующий шильдик электродвигателя:

Электродвигатель треугольник/звезда: 220 вольт/380 вольт: 38,3/22,2 Ампера.

Соединяем двигатель треугольником и подаём напряжение 220 вольт. Ток (линейный) по шильдику равен 38,3 Ампер. Следовательно, фазный будет равен 38,3/1,73= 22,2 Ампер. Т.е мы определили, что фазный номинальный ток для обмотки = 22,2 Ампер. Поехали дальше…

А теперь соединяем обмотки электродвигателя звездой и подаём напряжение 380 Вольт. Ток будет равен 22,2 Ампер. В звезде линейный ток равен фазному току.

Вывод:

При треугольнике и питающем напряжении 220 вольт, фазный ток равен 22,2 Ампер.

При звезде и питающем напряжении 380 вольт, фазный ток равен 22,2 Ампер. Следовательно мощность у двигателя будет одинаковая при таких подключениях.

А, что если мы соединим этот двигатель звездой и подадим напряжение 220 вольт. На обмотку будет приходиться уже 127 Вольт. Поэтому ток будет компенсировать падение напряжение на обмотке в 1,73 раза и будет равен 38,3 Ампер. А обмотка у нас рассчитана на 22,2 Ампер. Двигатель сгорит.

Схема подключения обмоток электродвигателя звездой

Вот так выглядит борно электродвигателя и здесь обмотки соединены звездой. Т.е. концы обмоток соединены в одной точке.

Мои коллеги-инженеры сталкивались с такими случаями, когда перемычки кидали на начало обмоток, куда подключался питающий кабель. Сразу возникало короткое замыкание.

Фазное и линейное напряжение при соединении обмоток в звезду разное, а ток одинаковый.

А теперь давайте найдём полную мощность, развиваемую электродвигателем.

Полная мощность в трёхфазной системе равна сумме полных мощностей трёх фаз:

И теперь формула полной мощности будет выглядеть вот так:

А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу:


где cosф- коэффициент мощности, n- КПД

Из формулы активной мощности выразим ток:

где cosф- коэффициент мощности, n- КПД

Схема подключения обмоток электродвигателя треугольником

Вот так выглядит борно электродвигателя и здесь обмотки соединены треугольником. Т.е. конец обмотки соединён с началом следующей обмотки.

Фазное и линейное напряжение равны. Линейный ток в 1,73 раза больше фазного.

Формула полной мощности будет выглядеть вот так:

Если обратить внимание на формулу полной мощности при подключении звездой, то мы заметим, что формулы полной мощности одинаковые.

А чтобы найти активную мощность применим следующую формулу:


где cosф- коэффициент мощности, n- КПД

Из формулы активной мощности выразим ток:

где cosф- коэффициент мощности, n- КПД

Внимательный читатель должен был заметить, что формула мощности одинаковая при подключении треугольником и при подключении звездой. Так и есть, просто, чтобы поддержать необходимую мощность, у нас будет меняться ток.

Но чтобы двигатель не сгорел при переключении с треугольника на звезду, надо уменьшить нагрузку на валу двигателя до тех пор, пока фазный ток не станет равный фазному току при подключении треугольником.

Поэтому и говорят, что мощность при подключении обмоток электродвигателя звездой меньше, чем при соединении треугольником.

Как правильно подсоединить электродвигатель

От правильности включения обмоток электродвигателя зависит как ток потребления, так и направление вращения. Ток потребления вырастает, если двигатель, у которого на данное напряжение сети обмотки должны быть соединены «звездой», переключить на «треугольник». Такой режим работы является аварийным и приведет к выходу из строя.

Из теории трехфазного тока известно, что направление вращения электрической машины можно изменить, поменяв любые две фазы из трех местами. На этом основана схема реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей.

Важно! Схема реверсирования должна обеспечивать невозможность переключения фаз до момента остановки двигателя (прекращения подачи питания). В противном случае произойдет короткое замыкание сети.

Как подключить с 3 или 6 проводами

В большинстве случаев соединение двигателя с питающей сетью производится при помощи трех проводов. Даже если на клеммную колодку выведено шесть проводов, что соответствует трем парам обмотки, то путем соединения в нужную схему для подключения к питанию используется три провода.

Для мощных устройств учитывается, что асинхронный двигатель в момент запуска потребляет в несколько раз больший ток, поэтому используется сложная схема запуска, в которой в момент пуска обмотки подключаются «звездой», а после того как ротор наберет необходимые минимальные обороты, обмотки переключаются в «треугольник».


Шестипроводная схема включения

Важно! Для таких схем включения нужно подсоединять все шесть проводов обмоток электрической машины.

Вам это будет интересно Схема соединений Э4

Схема подключения асинхронного электродвигателя

Асинхронные двигатели бывают не только трехфазные. Разработаны конструкции, которые могут подключаться в бытовую однофазную сеть. Схема электродвигателя для подключения к однофазной сети состоит из двух обмоток — рабочей и пусковой. Пусковая обмотка предназначена для формирования внутри статора вращающегося магнитного сдвига в момент пуска. Это необходимо для обеспечения начала вращения ротора. Фазный сдвиг осуществляется за счет включения пусковой обмотки через конденсатор.


Подключение однофазного двигателя

После того как ротор наберет обороты, пусковая обмотка уже не нужна. Маломощный однофазный привод будет работать нормально в таком режиме, но мощность двигателя возрастет, если оставить в работе пусковую обмотку, включенную через рабочий конденсатор.

Обратите внимание! Емкость рабочего конденсатора меньше, чем у пускового, так как нет необходимости сильного сдвига фазы. При высокой емкости через пусковую обмотку будет проходить большой ток, что приведет к ее перегреву.

В трехфазную электрическую сеть электромоторы включаются согласно их характеристикам и напряжению сети. Здесь главное — правильно выполнить необходимые соединения обмоток в соответствии с напряжением питания.

Нестандартная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя применяется при использовании промышленных устройств в быту.

Подсоединение производят по нескольким вариантам:

  • с использованием частотного преобразователя;
  • через конденсатор.

Электронный частотный преобразователь (инвертор) позволяет не только сохранить мощность, но и улучшить целый ряд характеристик, недостижимых при включении по стандартной схеме. Это:

  1. Плавный пуск.
  2. Регулирование мощности.
  3. Регулирование оборотов.

Частотный преобразователь преобразует однофазное питание в полноценную трехфазную сеть, в которой можно менять частоту, амплитуду, выполнять стабилизацию тока и напряжения в фазных проводах.

Обратите внимание! Большой недостаток частотных инверторов — их высокая стоимость.

Схема с конденсатором разработана таким образом, чтобы получить на одной из трех обмоток сдвиг фазы, достаточный для работы двигателя. Конденсаторная электросхема работоспособна как для «треугольника», так и для «звезды». Включение электромотора через конденсатор является наиболее простым решением проблемы, но имеет несколько недостатков:

  • максимальная мощность двигателя снижается до 50 %;
  • емкость фазосдвигающего конденсатора сильно зависит от нагрузки на электродвигатель.

Вам это будет интересно Дифзащита трансформатора

То есть при работе на холостом ходу емкость должна быть минимальна и достигать максимума на полной мощности двигателя. Наиболее высокий ток потребления у асинхронного двигателя в момент запуска.


Подключение в однофазную сеть

Обратите внимание! На практике используют усредненное значение емкости для наиболее ожидаемого режима работы, поскольку малое значение не даст необходимую мощность, а высокое приведет к перегреву обмоток.

Правильный расчет емкости учитывает напряжение сети, схему включения обмоток и мощность двигателя. Конденсаторная схема включения должна предусматривать запуск двигателя через отдельный пусковой конденсатор, емкость которого должна быть выше рабочей в 2-3 раза.

Принципиальный момент — реверс обеспечивается подключение конденсатора к любой другой обмотке.

Однолинейная схема подключения электродвигателя

В энергетике часто применяются однолинейные схемы, в которых все линии питания вне зависимости от количества проводов и фаз обозначаются одной линией. Однолинейный чертеж не перегружен мелкими деталями, и это упрощает его чтение.

По однолинейной схеме удобно получать общее представление о работе и устройстве электроустановки. Трехфазные электродвигатели также обозначаются на однолинейных схемах. Важно учитывать при этом, что при разных способах коммутации фаз необходимо на чертеже указывать каждую фазу во избежание путаницы.

Чтобы подключать электрический двигатель к сети важно правильное определение назначения выводов обмоток и уже на основании имеющихся данных количество фаз, напряжение, мощность. Немаловажно выбрать наиболее подходящую схему включения.

Почему при пуске применяют схему звезда-треугольник

Формула мощности в момент пуска не действует, т.к. двигатель не вращается – ЭДС Самоиндукции отсутствует (индуктивное сопротивление).

По факту у нас есть обмотка с очень маленьким сопротивлением и напряжение, подаваемое на двигатель. И ток здесь рассчитывается по закону Ома. Чем меньше у нас подаваемое напряжение на обмотку электродвигателя, тем меньше будет ток в обмотке.

А мы помним, что при треугольнике у нас на обмотку подаётся линейное напряжение, а при звезде напряжение будет в 1.73 раза меньше чем на треугольнике. Следовательно, и пусковые токи будут меньше.

Но не забываем, что закон Ома действует только в момент пуска электродвигателя. Когда двигатель выходит на номинальные обороты, ему необходимо поддерживать мощность, которая присутствует на валу. А так как напряжение при звезде меньше в 1.73 раза, то начинает подниматься ток, чтобы компенсировать падение напряжения на обмотках электродвигателя.

Прямой пуск

Подразумевает подключение намоток статора к электросети без «посредников». Подходит моторам с короткозамкнутым ротором. Это двигатели небольшой мощности, у которых при подключении напрямую к электросети статорных обмоток, образующимися пусковыми токами не вызывается перегрев, способный вывести технику из строя.

В асинхронных двигателях соотношение индуктивности обмоток к их сопротивлению (L/R) небольшое. И оно тем меньше, чем меньше мощность устройства. Поэтому во время запуска образующийся свободный ток быстро затухает, и им можно пренебречь. Брать в учет будет только ту силу тока, которая установилась в результате переходного процесса.

Ниже на рисунке (а) представлена схема магнитного пускателя, обозначенного буковой К. Технически это электромагнитный выключатель, часто применяемый при запуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Он необходим для автоматического разгона по естественной механической характеристике (обозначим М) от начала запуска (точка П) до момента, когда М станет равным моменту сопротивления (Мс).

На картинке (б) представлен график зависимости пускового тока от начального момента. Исходя из него, ускорение разгона равно разности абсцисс графиков М и М(с). В таком случае, если Мпуск будет меньше Мс, то разогнаться у электродвигателя не получится. Чтобы получить оптимальное для разгона значение Мпуск для мотора с короткозамкнутым ротором используйте формулу (коэффициент скольжения s равен единице):

Отношение Мпуск к номинальному (Мном) – это величина, определяемая как кратность начального момента. Обозначается kпм. Коэффициент для двигателей с короткозамкнутым ротором входит в диапазон от 1 до 1,8 и устанавливается ГОСТом.

Пример. Если kпм=1,4, а Мном=5000 Н*м, то прямой запуск должен начинаться с Мп = 7000 Н*м.

Внимание! Нельзя превышать установленные ГОСТом нормы. Это ведет к повышению активного сопротивления на вращающемся элементе мотора.

Прямой запуск двигателя обладает преимуществами:

  • Дешевизна;
  • Простота;
  • Минимальный нагрев обмоток при запуске.

Недостатки метода:

  • Величина Мпуск составляет до 300% от Мном;
  • Пусковой ток составляет до 800% от номинального (смотрите графики снизу).

Даже с перечисленными недостатками прямой запуск остается наиболее предпочтительным для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, т.к. обеспечивает высокие энергетические показатели.

Подводим итоги:

  • При треугольнике линейное и фазное напряжение равны (т.е на обмотку подаётся линейное напряжение), а линейный ток больше фазного в 1,73 раза.
  • При звезде фазное напряжение на обмотке в 1,73 раза меньше линейного, а линейный ток равен фазному.
  • Если нагрузка на валу двигателя не меняется и мы делаем переключение с треугольника на звезду, то ток начнёт расти. Ток растёт, потому что при звезде у нас уменьшилось напряжение на обмотке в 1,73 раза. И, чтобы компенсировать падение напряжения, начинает увеличиваться ток.
  • Звезду применяют для уменьшения пусковых токов. В момент пуска формула мощности не действует, а действует закон Ома. Чем меньше напряжение, тем меньше ток.

Соединение ротора с реостатом во время включения

Метод подходит для включения в работы моторов с фазным ротором. Если роторная цепь включает в себя реостат, то активное сопротивление повышается. При этом точка К на рисунке а ниже перемещается ближе к О и обозначается К`. Это не приводит к уменьшению Ммакс, зато обеспечивает повышение Мпуск. Вместе с этим критическое скольжение увеличивается, и зависимость момента от s смещается к зоне больших скольжений. Число же оборотов смещается в зону меньших вращательных частот (рисунки б и в).

Обычно реостат, используемый для пуска мотора, имеет от 3 до 6 ступеней (смотрите рисунок а ниже). Пусковое сопротивление плавно уменьшается, что обеспечивается большой Мпуск. Изначально мотор приводится в ход по четвертой характеристике, проиллюстрированной на рисунке б. Она соответствует сопротивлению запускающего реостата и обеспечивает максимальную пусковую мощность.

Вращающий момент (Мвр) уменьшается с ростом оборотов. При некотором минимальном значении необходимо отключить часть реостата, чтобы Мвр возрос снова до максимального (смотрите третью характеристику). Но обороты растут, поэтому Мвр снова уменьшается. Тогда отключается еще одна часть реостата, и начинается работа по второй характеристике. Когда реостат двигателя с фазным ротором отключают вовсе, пусковой процесс завершается. Мотор продолжает работу по характеристике 1.

Запуск в ход таким методом характеризуется изменением Мвр от максимального до минимального значения. Сопротивление в данном случае уменьшается ступенчато по ломаной кривой линии (выделена жирным на графике). Выключение частей реостата осуществляется автоматически или вручную.

Преимущество запуска электродвигателя с фазным ротором с использованием реостата заключается в возможности включать его при Мпуск, близком к Ммакс. Пусковые токи при этом минимальны. Изменение силы тока проиллюстрировано на рисунке в.

Недостатков хватает. Во-первых, это сложность включения. Во-вторых, это необходимость использования совсем не дешевых моторов с фазным ротором. Характер работы хуже, чем у аналогов с короткозамкнутым ротором при мощности одинакового значения – это третий минус. Это объясняет, почему электродвигатели с фазным ротором используют преимущественно в случае возникновения сложностей с запуском других двигателей.

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя

Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей

Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей. Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки. Замкнутые на кругах стержни входят в пазы сердечника, где при индукции тока создается поле уравновешивающее электромагнитное поле катушки. Для того, чтобы после подключения к сети мотор заработал, нужен стартовый толчок. В некоторых случаях, например на точильном станке двигатель можно запустить вручную, простым вращательным движением вала.

Можно также снабдить самодельный инструмент дополнительной стартовой обмоткой или частотным преобразователем, который обеспечит плавный запуск мотора. Начало вращения в асинхронных двигателях с трехфазной обмоткой статора происходит автоматически, благодаря чередованию фаз

Как видно на структурной схеме, в коллекторном электродвигателе имеются рабочая и пусковая обмотки. Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки.

Разница полюсов сдвигает ротор по кругу, достигая определенного угла, контакт с щетками перебрасывается на вторую рабочую обмотку, что обеспечивает непрерывное вращательное движение.

Схемы подключения трехфазного двигателя. К 3-х и 1-о фазной сети

Схемы подключения трехфазного двигателя — двигатели, рассчитанные на работу от трехфазной сети, имеют производительность гораздо выше, чем однофазные моторы на 220 вольт. Поэтому, если в рабочем помещении проведены три фазы переменного тока, то оборудование необходимо монтировать с учетом подключения к трем фазам. В итоге, трехфазный двигатель, подключенный к сети, дает экономию энергии, стабильную эксплуатацию устройства. Не нужно подключать дополнительные элементы для запуска. Единственным условием хорошей работы устройства является безошибочное подключение и монтаж схемы, с соблюдением правил.

Схемы подключения трехфазного двигателя
Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода:
  • Схема звезды.
  • Схема треугольника.

Названия схем даны по методу подключения обмоток в питающую сеть. Чтобы на электродвигателе определить, по какой схеме он подключен, необходимо посмотреть указанные данные на металлической табличке, которая установлена на корпусе двигателя.

Даже на старых образцах моторов можно определить метод соединения статорных обмоток, а также напряжение сети. Эта информация будет верна, если двигатель уже был в эксплуатации, и никаких проблем в работе нет. Но иногда нужно произвести электрические измерения.

Схемы подключения трехфазного двигателя звездой дают возможность плавного запуска мотора, но мощность оказывается меньше номинального значения на 30%. Поэтому по мощности схема треугольника остается в выигрыше. Существует особенность по нагрузке тока. Сила тока резко увеличивается при запуске, это отрицательно сказывается на обмотке статора. Возрастает выделяемое тепло, которое губительно воздействует на изоляцию обмотки. Это приводит к нарушению изоляции, и поломке электродвигателя.

Много европейских устройств, поставленных на отечественный рынок, имеют в комплекте европейские электродвигатели, действующие с напряжением от 400 до 690 В. Такие 3-фазные моторы необходимо монтировать в сеть 380 вольт отечественного напряжения только по треугольной схеме обмоток статора. В противном случае моторы сразу будут выходить из строя. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде. Изредка производится монтаж схемы треугольника для получения от двигателя наибольшей мощности, применяемой в специальных видах промышленного оборудования.

Подключение электромотора на самодельных устройствах

Перед использованием электродвигателя нужно навести справки о его типе и особенностях конструкции. Единственной доступной информацией при этом может быть лишь серийная маркировка на корпусе, остальное — мощность, тип, возможные системы управления двигателем – придется поискать в технических справочниках.

Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий. Для этого, после визуального осмотра на предмет следов возгорания, при помощи мультиметра нужно сделать прозвон всех контактов и корпуса, затем проверить обмотки и выводы, и также конденсаторы при наличии.

Запуск двигателя коллекторного типа

Коллекторные двигатели компактны и работают на высоких оборотах. Ими оснащаются малогабаритные бытовые приборы, например, миксеры, мясорубки, кофемолки и стиральные машины, а также ручные инструменты — дрели, шуруповёрты, дисковые пилы и т. п.

На фото – схема подключения такого электродвигателя к питанию 220В через простой замыкающий выключатель. Кнопка в зажатом положении подает ток на обмотки статора и ротора. При двух разных обмотках на статоре можно сделать перемычку для переключения скоростей.

Способы подключения асинхронных двигателей

Различные модели асинхронных двигателей используются в бытовых кондиционерах, в насосных системах и аппаратуре промышленного назначения. Они, как правило, оснащаются преобразователями частоты, которые в зависимости от предназначения, выполняют постепенный набор оборотов при включении, или плавное, не ступенчатое, переключение скоростей.

Схема подключения обычно дается прямо на корпусе, где маркируются выводящие провода пусковой и рабочей обмотки. В других случаях их можно определить при помощи замеров сопротивления. Величина в Омах в двух вариантах последовательного соединения должна в сумме быть равной показателю сопротивления пары обмоток ротора и статора.

Рабочая обмотка может отличаться и визуальной толщиной в сечении. Она подключается к конденсатору, а вывод от статора напрямую к 220В.

Конденсаторы могут быть установлены по схеме подключения к статорной обмотке, для обеспечения пуска электродвигателя, или в качестве рабочего устройства, подсоединенного к основной обмотке. Возможен и комбинированный вариант с двумя конденсаторами.

Емкость теплообменника зависит от мощности мотора в расчете 7мкФ на 100Вт. Чрезмерный нагрев корпуса после запуска свидетельствует о недостаточной емкости подключенных конденсаторов. Если наблюдается спад мощности и замедление оборотов, следует уменьшить емкость.

Трехфазными двигателями, отличающимися большой мощностью и возможностью автоматического старта оборудуют деревообрабатывающие и токарные станки. К трехфазной сети питания такие моторы подсоединяются в двух конфигурациях: треугольной или в виде звезды.

Для подключения к сети с одной фазой необходимо наличие переходного конденсатора, но в этом случае будут потери мощности и скорости оборотов двигателя.

Частотные преобразователи – важный элемент системы управления двигателем, могут быть заменены симисторами для плавного пуска, которые подключаются по трехфазной схеме. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.


Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:


Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Схема подключения электродвигателя — обзор лучших способов для типовых конфигураций

Работа внушительной части приборов, используемых в быту и на производстве, обеспечивается электродвигателями с различными спецификациями. Изучив технические характеристики, схемы соединения к электропитанию и подключения фаз двигателей, их можно использовать вторично в самодельных станках, насосных и вентиляционных системах.

Краткое содержимое статьи:

Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей

Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей. Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки. Замкнутые на кругах стержни входят в пазы сердечника, где при индукции тока создается поле уравновешивающее электромагнитное поле катушки. Для того, чтобы после подключения к сети мотор заработал, нужен стартовый толчок. В некоторых случаях, например на точильном станке двигатель можно запустить вручную, простым вращательным движением вала.

Можно также снабдить самодельный инструмент дополнительной стартовой обмоткой или частотным преобразователем, который обеспечит плавный запуск мотора. Начало вращения в асинхронных двигателях с трехфазной обмоткой статора происходит автоматически, благодаря чередованию фаз


Как видно на структурной схеме, в коллекторном электродвигателе имеются рабочая и пусковая обмотки. Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки.

Разница полюсов сдвигает ротор по кругу, достигая определенного угла, контакт с щетками перебрасывается на вторую рабочую обмотку, что обеспечивает непрерывное вращательное движение.

Подключение электромотора на самодельных устройствах

Перед использованием электродвигателя нужно навести справки о его типе и особенностях конструкции. Единственной доступной информацией при этом может быть лишь серийная маркировка на корпусе, остальное — мощность, тип, возможные системы управления двигателем – придется поискать в технических справочниках.


Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий. Для этого, после визуального осмотра на предмет следов возгорания, при помощи мультиметра нужно сделать прозвон всех контактов и корпуса, затем проверить обмотки и выводы, и также конденсаторы при наличии.

Запуск двигателя коллекторного типа

Коллекторные двигатели компактны и работают на высоких оборотах. Ими оснащаются малогабаритные бытовые приборы, например, миксеры, мясорубки, кофемолки и стиральные машины, а также ручные инструменты — дрели, шуруповёрты, дисковые пилы и т. п.

На фото – схема подключения такого электродвигателя к питанию 220В через простой замыкающий выключатель. Кнопка в зажатом положении подает ток на обмотки статора и ротора. При двух разных обмотках на статоре можно сделать перемычку для переключения скоростей.


Способы подключения асинхронных двигателей

Различные модели асинхронных двигателей используются в бытовых кондиционерах, в насосных системах и аппаратуре промышленного назначения. Они, как правило, оснащаются преобразователями частоты, которые в зависимости от предназначения, выполняют постепенный набор оборотов при включении, или плавное, не ступенчатое, переключение скоростей.

Схема подключения обычно дается прямо на корпусе, где маркируются выводящие провода пусковой и рабочей обмотки. В других случаях их можно определить при помощи замеров сопротивления. Величина в Омах в двух вариантах последовательного соединения должна в сумме быть равной показателю сопротивления пары обмоток ротора и статора.

Рабочая обмотка может отличаться и визуальной толщиной в сечении. Она подключается к конденсатору, а вывод от статора напрямую к 220В.

Конденсаторы могут быть установлены по схеме подключения к статорной обмотке, для обеспечения пуска электродвигателя, или в качестве рабочего устройства, подсоединенного к основной обмотке. Возможен и комбинированный вариант с двумя конденсаторами.


Емкость теплообменника зависит от мощности мотора в расчете 7мкФ на 100Вт. Чрезмерный нагрев корпуса после запуска свидетельствует о недостаточной емкости подключенных конденсаторов. Если наблюдается спад мощности и замедление оборотов, следует уменьшить емкость.

Трехфазными двигателями, отличающимися большой мощностью и возможностью автоматического старта оборудуют деревообрабатывающие и токарные станки. К трехфазной сети питания такие моторы подсоединяются в двух конфигурациях: треугольной или в виде звезды.

Для подключения к сети с одной фазой необходимо наличие переходного конденсатора, но в этом случае будут потери мощности и скорости оборотов двигателя.

Частотные преобразователи – важный элемент системы управления двигателем, могут быть заменены симисторами для плавного пуска, которые подключаются по трехфазной схеме. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Фото схем электродвигателя

Методы пуска асинхронных двигателей — Bright Hub Engineering

Введение

Большинство крупных асинхронных двигателей запускаются непосредственно от сети, но когда очень большие двигатели запускаются таким образом, они вызывают возмущение напряжения в линиях питания из-за больших скачков пускового тока . Чтобы ограничить скачок пускового тока, большие асинхронные двигатели запускаются при пониженном напряжении, а затем снова подключаются к полному напряжению питания, когда они разгоняются до скорости, близкой к частоте вращения.

Два метода пуска при пониженном напряжении: пуск по схеме звезда-треугольник и автотрансформатор.Контакторы выполняют коммутационное действие в пускателе для подключения и отключения питания двигателя. Если ток превышает номинальный ток двигателя, контактор автоматически отключается, чтобы отключить двигатель от источника питания.

На статор трехфазного асинхронного двигателя подается трехфазное питание, которое, в свою очередь, создает магнитное поле, вращающееся в пространстве вокруг статора. Как если бы магнитные полюса вращались, скорость вращающегося магнитного поля определяется как

N = 120f/P

Принцип пуска

Большой пусковой ток вызовет сильное падение напряжения и повлияет на работу других оборудование.Нежелательно запускать большие двигатели напрямую от сети (подавая полное напряжение на статор). Обычно для двигателей мощностью более 5 л.с. предусмотрены стартеры. Для уменьшения пускового тока к статору прикладывается более низкое напряжение, особенно для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Полное напряжение подается только тогда, когда двигатель набирает скорость.

Методы пуска асинхронного двигателя включают:

  1. Пускатели прямого включения (DOL) для двигателей мощностью менее 10 кВт.
  2. Пускатели звезда-треугольник для больших двигателей.Обмотка статора сначала соединяется звездой, а затем переключается на соединение треугольником, когда двигатель достигает номинальной скорости.
  3. Автотрансформатор.

1. Пускатель прямого пуска

  1. Это простой и дешевый пускатель для трехфазного асинхронного двигателя.
  2. Контакты замыкаются под действием пружины.
  3. Этот метод обычно ограничивается асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором меньшего размера, поскольку пусковой ток может в восемь раз превышать ток полной нагрузки двигателя.Использование ротора с двойной клеткой требует меньшего пускового тока (примерно в четыре раза), а использование быстродействующего АРН позволяет запускать двигатели мощностью 75 кВт и выше непосредственно от сети.
  4. Разъединитель необходим для отключения пускателя от источника питания для обслуживания.
  5. Для двигателя должна быть предусмотрена защита. Некоторыми из защит безопасности являются защита от перегрузки по току, защита от пониженного напряжения, защита от короткого замыкания и т. Д. Напряжение цепи управления иногда понижается с помощью автотрансформатора.

2. Пускатель звезда-треугольник

Выходная мощность трехфазного двигателя при соединении обмоток статора в треугольник будет в три раза выше, чем при соединении в звезду, но при этом будет потребляться 1/3 тока от источника питания. при соединении звездой, чем при соединении треугольником. Пусковой момент, развиваемый по схеме «звезда», составляет ½ крутящего момента при запуске по схеме «треугольник».

  1. Двухпозиционный переключатель (ручной или автоматический) обеспечивается через реле времени.
  2. Пуск по схеме «звезда» снижает пусковой ток.
  3. Когда двигатель разгоняется до скорости и ток снижается до своего нормального значения, пускатель перемещается в рабочее положение с обмотками, теперь соединенными треугольником.
  4. Более сложный, чем пускатель DOL, двигатель с пускателем звезда-треугольник может не создавать достаточный крутящий момент для пуска при полной нагрузке, поэтому мощность в пусковом положении снижается. Таким образом, двигатели обычно запускаются в условиях небольшой нагрузки.
  5. Переключение вызывает переходный ток, пиковые значения которого могут превышать пиковые значения при DOL.

3. Пуск двигателя с автотрансформатором

  1. Управляется двухпозиционным переключателем, т. е. вручную/автоматически с использованием таймера для переключения из положения пуска в положение работы.
  2. В исходном положении питание подается на обмотки статора через автотрансформатор, который снижает приложенное напряжение до 50, 60 и 70% от нормального значения в зависимости от используемого ответвления.
  3. Пониженное напряжение снижает ток в обмотках двигателя при 50% отводе используемого тока двигателя уменьшается вдвое, а ток питания составляет половину тока двигателя.Таким образом, пусковой ток, потребляемый от источника питания, будет составлять только 25% от потребляемого пускателем прямого пуска.
  4. Для асинхронного двигателя крутящий момент T создается V2, поэтому при 50% отводе крутящий момент при пуске составляет всего (0,5 В)2 от крутящего момента, полученного при прямом пуске. Следовательно, создается 25% крутящего момента.
  5. Закваска, используемая в лагерных производствах, больше по размеру и дороже.
  6. Переключение из пускового положения в рабочее, вызывающее переходный ток, значение которого может быть больше, чем при прямом пуске.

4.Пускатель сопротивления ротора

  1. Этот пускатель используется с асинхронным двигателем с фазным ротором. Он использует внешнее сопротивление/фазу в цепи ротора, чтобы ротор развивал высокий крутящий момент.
  2. Высокий крутящий момент создается на низких скоростях, когда внешнее сопротивление имеет более высокое значение.
  3. При запуске питание подается на статор через трехполюсный контактор и одновременно добавляется внешнее сопротивление ротора.
  4. Высокое сопротивление ограничивает пусковой ток и позволяет безопасно запускать двигатель при высокой нагрузке.
  5. Резисторы обычно имеют проволочную обмотку и подключаются через щетки и токосъемные кольца к каждой фазе ротора. Они отводятся точками, выведенными на неподвижные контакторы.
  6. Когда двигатель запускается, внешнее сопротивление ротора постепенно отключается от цепи; ручка или стартер поворачивается и одновременно перемещает три контакта от одного неподвижного контакта к другому.
  7. Три подвижных контакта соединены между собой, образуя начальную точку для резисторов.
  8. Чтобы гарантировать, что двигатель не может быть запущен до тех пор, пока все сопротивление ротора не будет включено в цепь, установлена ​​блокировка, которая предотвращает замыкание контакторов, пока это условие не будет выполнено.

Авторы изображений

https://www.johnson-pump.com/Horticulture/quickstart-motor.htm

en.wikipedia.org/wiki/Korndorfer_starter

www.allaboutcircuits.com/worksheets .html

Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель похож на многофазный трансформатор, вторичная обмотка которого замкнута накоротко. Таким образом, при нормальном напряжении питания, как и в трансформаторах, начальный ток, потребляемый первичной обмоткой, кратковременно очень велик.В отличие от двигателей постоянного тока большой ток при пуске обусловлен отсутствием противо-ЭДС. Если асинхронный двигатель включается напрямую от источника питания, он потребляет в 5–7 раз больше тока полной нагрузки и развивает крутящий момент, который всего в 1,5–2,5 раза превышает крутящий момент полной нагрузки. Этот большой пусковой ток вызывает большое падение напряжения в линии, что может повлиять на работу других устройств, подключенных к той же линии. Следовательно, не рекомендуется запускать асинхронные двигатели более высокой мощности (как правило, выше 25 кВт) непосредственно от сети.
Различные способы запуска асинхронных двигателей описаны ниже.

Пускатели прямого пуска (DOL)

Небольшие трехфазные асинхронные двигатели можно запускать напрямую от сети, что означает, что номинальная мощность напрямую подается на двигатель. Но, как упоминалось выше, здесь пусковой ток будет очень большим, обычно в 5-7 раз больше номинального тока. Пусковой крутящий момент, вероятно, будет в 1,5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Асинхронные двигатели можно запускать непосредственно от сети с помощью пускателя DOL, который обычно состоит из контактора и защитного оборудования двигателя, такого как автоматический выключатель.Пускатель DOL состоит из контактора с катушкой, которым можно управлять с помощью кнопок пуска и останова. При нажатии кнопки пуска на контактор подается питание, и он одновременно замыкает все три фазы двигателя на фазы питания. Кнопка останова обесточивает контактор и отключает все три фазы, чтобы остановить двигатель.
Чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в линии питания из-за большого пускового тока, для двигателей мощностью менее 5 кВт обычно используется пускатель DOL.

Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором

Пусковой ток в двигателях с короткозамкнутым ротором регулируется путем подачи на статор пониженного напряжения. Эти методы иногда называют методами пониженного напряжения для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором . Для этого используются следующие методы:
  1. С использованием первичных резисторов
  2. Автотрансформатор
  3. Переключатели звезда-треугольник

1. Использование первичных резисторов:

Очевидно, назначение первичных резисторов состоит в том, чтобы понизить некоторое напряжение и подать пониженное напряжение на статор.Учтите, пусковое напряжение снижено на 50%. Тогда по закону Ома (V=I/Z) пусковой ток также уменьшится на такой же процент. Из уравнения крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя пусковой крутящий момент приблизительно пропорционален квадрату приложенного напряжения. Это означает, что если приложенное напряжение составляет 50 % от номинального значения, пусковой момент будет составлять только 25 % от его нормального значения напряжения. Этот метод обычно используется для плавного пуска небольших асинхронных двигателей .Не рекомендуется использовать тип пуска с первичными резисторами для двигателей с высокими требованиями к пусковому моменту.
Резисторы обычно выбираются таким образом, чтобы к двигателю можно было приложить 70 % номинального напряжения. В момент пуска последовательно с обмоткой статора включается полное сопротивление, которое постепенно уменьшается по мере увеличения скорости двигателя. Когда двигатель достигает соответствующей скорости, сопротивления отключаются от цепи, а фазы статора напрямую подключаются к линиям питания.

2. Автотрансформаторы:

Автотрансформаторы также известны как автостартеры. Их можно использовать как для двигателей с короткозамкнутым ротором, соединенных звездой, так и с соединением треугольником. По сути, это трехфазный понижающий трансформатор с различными ответвлениями, которые позволяют пользователю запускать двигатель, скажем, при 50%, 65% или 80% сетевого напряжения. При автотрансформаторном пуске ток, потребляемый от линии питания, всегда меньше тока двигателя на величину, равную коэффициенту трансформации. Например, когда двигатель запускается при отводе 65 %, приложенное к двигателю напряжение будет составлять 65 % от линейного напряжения, а приложенный ток будет составлять 65 % от начального значения линейного напряжения, а линейный ток будет составлять 65 %. % от 65% (т.е. 42%) от начального значения сетевого напряжения. Эта разница между линейным током и током двигателя обусловлена ​​действием трансформатора. Внутренние соединения автостартера показаны на рисунке. При пуске переключатель находится в положении «пуск», и на статор подается пониженное напряжение (которое выбирается отводом). Когда двигатель набирает соответствующую скорость, скажем, до 80% от его номинальной скорости, автотрансформатор автоматически отключается от цепи, когда переключатель переходит в положение «Работа».
Переключатель, переводящий соединение из положения пуска в положение работы, может быть с воздушным прерывателем (малые двигатели) или масляным (большие двигатели). Предусмотрены также условия для отсутствия напряжения и перегрузки со схемами выдержки времени на автостартере.

3. Стартер звезда-треугольник:

Этот метод используется в двигателях, которые предназначены для работы на статоре, соединенном треугольником. Двухпозиционный переключатель используется для соединения обмотки статора в звезду при запуске и в треугольник при работе на нормальной скорости. Когда обмотка статора соединена звездой, напряжение на каждой фазе двигателя будет уменьшено в 1/(кв.3) из них для обмотки, соединенной треугольником. Пусковой крутящий момент будет в 1/3 раза больше, чем для обмотки, соединенной треугольником. Следовательно, пускатель звезда-треугольник эквивалентен автотрансформатору с коэффициентом 1/(кв. 3) или пониженным напряжением на 58%.

Пуск двигателей с контактными кольцами

Двигатели с контактными кольцами запускаются при полном сетевом напряжении, так как внешнее сопротивление можно легко добавить в цепь ротора с помощью контактных колец. Реостат, соединенный звездой, соединен последовательно с ротором через контактные кольца, как показано на рис.Введение сопротивления в ток ротора уменьшит пусковой ток в роторе (и, следовательно, в статоре). Кроме того, он улучшает коэффициент мощности и увеличивает крутящий момент. Подключенный реостат может быть ручным или автоматическим.
Поскольку введение дополнительного сопротивления в ротор улучшает пусковой момент, двигатели с контактными кольцами можно запускать под нагрузкой.
Введенное внешнее сопротивление предназначено только для запуска и постепенно отключается по мере того, как двигатель набирает скорость.

Способы пуска асинхронного двигателя

Различные методы запуска асинхронного двигателя , которые используются для ограничения начального броска тока в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, приведены ниже:
  • Прямой пускатель
  • Стартер звезда/треугольник
  • Пускатель автотрансформатора

Метод прямого пуска асинхронного двигателя

 
В этом методе запуска асинхронного двигателя двигатель включается непосредственно в сеть с помощью переключающего контактора.Эта операция приводит к сильному броску тока двигателя. Этот высокий ток быстро уменьшается по мере того, как двигатель набирает скорость, но он имеет очень низкий коэффициент мощности, поэтому он имеет тенденцию возмущать напряжение питания в распределительных линиях.
 
По этой причине этот метод пуска асинхронного двигателя обычно ограничивается небольшими асинхронными двигателями (до 5 л.с.). Пусковой момент, полученный этим методом, выше, чем у автотрансформатора или пускателя по схеме звезда-треугольник.
 
Пускатель прямого пуска по существу состоит из контактора с четырьмя нормально разомкнутыми (НО) контактами.Катушка контактора называется катушкой без напряжения. Есть две кнопки Start и OFF, которые используются для запуска и остановки двигателя.

Чтобы запустить двигатель, нажмите кнопку «Пуск», которая активирует катушку контактора, подключив ее к фазам R и Y. Катушка без напряжения тянет свой плунжер в таком направлении, что все нормально разомкнутые контакты замыкаются, и двигатель подключается к питанию через три контакта.
 
Четвертый контакт A служит в качестве удерживающего контакта, который поддерживает цепь катушки без напряжения замкнутой даже после того, как кнопка «Пуск» будет отпущена.Для остановки двигателя кратковременно нажимается кнопка ВЫКЛ, которая обесточивает катушку без напряжения, тем самым размыкая главные контакты.
 
При перегрузке двигателя контакт тепловой перегрузки, включенный в цепь управления, размыкается, отключая беспотенциальную катушку от питания. Защита от перегрузки обеспечивается тепловыми реле перегрузки.
 
Это работает по тому принципу, что если ток больше нормального, больше тепла вырабатывается тепловым элементом, через который проходит ток двигателя.Когда ток двигателя достигает заданного значения, выделяемое тепло отклоняет полосу, тем самым размыкая цепь управления, и двигатель не получает питание.
 

Методы пуска асинхронного двигателя по схеме «звезда-треугольник»

 
Этот метод основан на том принципе, что при соединении по схеме «звезда» напряжение на каждой обмотке равно фазному напряжению, т. е. в 1/√3 раза превышает линейное напряжение, тогда как та же обмотка, соединенная по схеме «треугольник», будет иметь полное линейное напряжение.
 
Таким образом, во время пуска соединения двигателя выполняются звездой, так что на каждую обмотку подается пониженное напряжение.После того, как двигатель наберет обороты, эти же обмотки через перекидной переключатель соединяются в треугольник. Пускатель снабжен устройствами защиты от перегрузки и пониженного напряжения.

В этом методе пуска асинхронного двигателя крутящий момент снижается до 1/3 пускового момента, полученного при прямом переключении. Пускатели «звезда-треугольник» очень подходят для двигателей мощностью до 25 л.с., соединенных по схеме «треугольник».
 

Методы запуска асинхронного двигателя с помощью автотрансформатора

 
В автотрансформаторном пускателе пониженное напряжение достигается за счет последовательного включения автотрансформатора с каждой фазой статора.При протекании тока через автотрансформатор происходит падение напряжения, что приводит к уменьшению напряжения на клеммах двигателя.

Во время пуска на двигатель подается меньшее напряжение с помощью трехполюсного двухпозиционного переключателя. После того, как двигатель разогнался примерно до полной скорости, рукоятка управления перемещается в рабочее положение. Защита от перегрузки и защита от пониженного напряжения обеспечиваются в соответствии с описанием метода DOL для асинхронного двигателя.
 
Хотя этот тип пускателя дорог, он наиболее подходит для асинхронных двигателей, соединенных звездой и треугольником. Кроме того, напряжение, прикладываемое к статору при пуске, может быть уменьшено до любого подходящего значения, поэтому этот способ пуска асинхронного двигателя наиболее подходит для больших асинхронных двигателей (выше 25 л.с.).
 
Пусть двигатель запускается автотрансформатором с коэффициентом трансформации K.
 
Пусковой крутящий момент = K 2 x крутящий момент, полученный прямым переключением.
 

Метод запуска асинхронного двигателя с контактными кольцами

 
Для запуска асинхронного двигателя с контактными кольцами трехфазный реостат подключается последовательно к цепи ротора через щетки, как показано на рисунке.Это известно как реостатный стартер. Он состоит из трех отдельных переменных сопротивлений, соединенных вместе с помощью трехфазной рукоятки, которая образует точку звезды. Перемещая рукоятку, можно создать одинаковое сопротивление в каждой фазе.

При пуске все сопротивление реостата включается в цепь ротора, и ток ротора соответственно уменьшается, что уменьшает ток, потребляемый двигателем при пуске.
 
Когда двигатель набирает скорость, внешнее сопротивление постепенно уменьшается, и в конечном итоге все сопротивление выводится из цепи, а токосъемные кольца замыкаются накоротко.
 
При таком способе пуска асинхронного двигателя не только снижается пусковой ток, но и одновременно увеличивается пусковой момент.
 
Спасибо, что прочитали о «методах пуска асинхронного двигателя».
 

Электрические приводы – 3 | Тип задачи Ответы на вопросы

 

Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

 

© http://www.yourelectricalguide.com/методы запуска асинхронного двигателя.

Способ пуска асинхронных двигателей

Здравствуйте, ребята, я надеюсь, что вы все хорошо проводите время в своей жизни.В сегодняшнем уроке мы рассмотрим метод запуска асинхронных двигателей. Трехфазный асинхронный двигатель гипотетически запускается самостоятельно. Управляющая часть асинхронного двигателя состоит из трехфазных обмоток, когда эти обмотки соединяются с трехфазным источником питания, создается вращающееся магнитное поле (В). Это поле соединит и разрежет проводники ротора, что создаст поле в роторе.

Поле, создаваемое ротором, взаимодействует с вращающимся полем (B) в статоре и вызывает вращение ротора.Таким образом, трехфазные асинхронные двигатели используют метод пуска не для создания пускового момента на роторе, а по этим двум причинам, во-первых, для уменьшения больших начальных токов и предотвращения перегрева двигателя, а во-вторых, для обеспечения перегрева. нагрузочная и обесточенная фортификация (защита). В сегодняшнем посте мы увидим различные методы запуска и их схемы. Итак, давайте начнем с метода запуска асинхронных двигателей .

Метод запуска асинхронных двигателей
  • Асинхронный двигатель не показывает проблем с запуском, которые присутствуют в синхронном двигателе.
  • Во многих случаях асинхронные двигатели можно запустить, просто подключив их к входному источнику питания.
  • Хотя иногда по некоторым причинам это невозможно. Например, потребность в начальном (пусковом) токе может привести к такому снижению напряжения энергосистемы, при котором пуск от сети неприемлем.
  • В случае асинхронного двигателя с фазным ротором пусковые условия могут быть получены при меньшем токе путем добавления дополнительного резистора в цепь ротора.
  • Этот дополнительный резистор не только увеличивает пусковой момент, но и уменьшает пусковой (начальный) ток.
  • В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором пусковой (начальный) ток может сильно колебаться в зависимости главным образом от номинальной мощности двигателя и эффективного сопротивления ротора в начальных (пусковых) ситуациях.
  • Чтобы узнать ток ротора в пусковых (начальных) ситуациях, все двигатели с короткозамкнутым ротором теперь имеют букву пускового кода на заводских табличках. Кодовая буква накладывает ограничения на количество тока, которое может получить двигатель при пусковых (начальных) условиях.
  • Эти ограничения указаны для начальной полной мощности двигателя в зависимости от его номинальной мощности.
  • На данной диаграмме показана таблица, охватывающая начальные киловольт-ампер на одну лошадиную силу для каждой кодовой буквы.
  • Чтобы отрегулировать начальный ток асинхронного двигателя, запишите номинальное напряжение, мощность и кодовую букву на его заводской табличке.
  • Тогда по заданной формуле можно найти пусковую полную мощность двигателя.

S начало = (номинальная мощность) (кодовая буква)

  • Пусковой ток можно найти по этому уравнению.

I L = S пуск /√3V T

Пускатель с автотрансформатором для асинхронного двигателя
  • При необходимости пусковой (начальный) ток асинхронного двигателя можно уменьшить с помощью пусковой схемы. Но, если это произойдет, это также уменьшит пусковой момент двигателя.
  • Одним из способов уменьшения начального тока является добавление дополнительных катушек индуктивности или сопротивлений в линию питания во время начального (пускового) состояния.
  • Несмотря на то, что ранее этот метод был широко распространен, в настоящее время он используется нечасто.
  • Альтернативный метод заключается в снижении напряжения на клеммах двигателя во время пуска с помощью автотрансформаторов для понижения этих пусковых напряжений.
  • На данной схеме показана типовая схема пуска с пониженным напряжением с использованием автотрансформатора.
  • В начальных условиях контакты (1) и (3) замкнуты, обеспечивая меньшее напряжение на двигателе.
  • Когда двигатель почти набирает скорость, контакты 1 и 3 размыкаются, а контакты (2) замыкаются.
  • Эти контакты (разъемы) подают на двигатель полное линейное напряжение.
  • Важно понимать, что хотя начальный ток уменьшается прямо пропорционально снижению напряжения на клеммах, пусковой момент уменьшается пропорционально квадрату подаваемого напряжения.
 
  • Таким образом, только определенное уменьшение тока может быть выполнено, если двигатель должен запускаться с подключенной нагрузкой на валу
Цепи запуска асинхронного двигателя
  • На схеме изображена характерная схема пускателя асинхронного двигателя полного напряжения.
  • Компоненты этой схемы показаны на этом рисунке.
  • Работа этой схемы очень проста. При нажатии кнопки пуска на катушку реле (или контактора) (M) подается питание, что приводит к замыканию обычно разомкнутых контактов (M1, M 2 и M3).
  • Когда эти контакты замыкаются, на асинхронный двигатель подается питание, и двигатель начинает работать.
  • Контакт (M4) также замыкается, что замыкает пусковой переключатель, позволяя рабочему разблокировать его, не отключая питание от реле (M).
  • При нажатии кнопки останова реле (М) обесточивается, а контакты (М) размыкаются, прекращая работу двигателя.
  • Схема магнитного пускателя двигателя имеет множество защитных топографий, которые упоминаются здесь.
    • Защита от пониженного напряжения
    • Защита от перегрузки
    •  Защита от короткого замыкания

Защита от короткого замыкания

  • Защита двигателя от короткого замыкания обеспечивается предохранителями (F1), (F2) и (F3).Если в двигателе возникнет внезапное короткое замыкание и возникнет движение тока, в несколько раз превышающее номинальное значение тока, эти предохранители сработают, отделив двигатель от источника входного питания и предотвратив его возгорание и серьезное повреждение.
  • Хотя эти предохранители не должны выходить из строя при нормальных начальных условиях двигателя, поэтому они рассчитаны на токи, во много раз превышающие ток полной нагрузки, прежде чем они разомкнут цепь.
  • Он ясно объясняет, что если короткое замыкание произойдет из-за высокой нагрузки на двигатель, то этих предохранителей будет недостаточно для этой неисправности, и она не сможет устранить эту ошибку.
 

Защита от перегрузки

  • Защита двигателя от перегрузки обеспечивается компонентом, обозначенным на схеме как (OL).
  • Эти компоненты защиты от перегрузки (OL) состоят из 2 частей: нагревательного элемента и разъемов для защиты от перегрузки.
  • Хотя для этого вреда требуется время, асинхронный двигатель обычно не повреждается кратковременными фазами больших токов (таких как пусковой ток).
  • Если продолжится более высокий ток, произойдет повреждение.Компоненты нагрева перегрузки (OL) также зависят от тепла для своего процесса, поэтому они не будут нарушены короткими фазами более высокого тока в начальном состоянии, и, тем не менее, они работают в течение длительного интервала времени более высокого тока, отключение питания от двигателя до того, как он может быть поврежден.

Защита от пониженного напряжения

  • Защита двигателя от пониженного напряжения также обеспечивается схемой контроллера. На рисунке видно, что управляющая мощность для реле (M) поступает по линиям к двигателю.
  • Если напряжение, подаваемое на двигатель, уменьшится, напряжение, подаваемое на реле (M), также уменьшится, и реле перестанет работать или обесточится.
  • Соединение (M) будет разомкнуто и отключит питание от клемм двигателя.
Трехступенчатый резистивный статор для асинхронного двигателя
  • На данной схеме изображена пусковая схема асинхронного двигателя с сопротивлениями для устранения начального тока двигателя.
  • Эта схема похожа на предыдущую схему, которую мы обсуждали, за исключением того, что эта схема имеет некоторые дополнительные элементы, которые управляют устранением пускового сопротивления.
  • На этой схеме вы можете видеть, что реле, которые обозначены (1TD, 2TD, 3TD), все эти реле являются реле задержки времени, они называются задержкой времени, потому что когда эти реле получают питание, им требуется некоторое время, которое установлено на этих реле замыкают свои контакты.
  • В этой цепи при нажатии пусковой кнопки включается реле (М), после чего подается питание на двигатель.полное пусковое сопротивление последовательно соединено с двигателем, что снижает начальный ток.
  • Когда контакт (М) замыкается, видно, что реле 1TD находится под напряжением. Тем не менее, есть ограниченная задержка перед тем, как контакты 1TD сблизятся.
  • В течение этой временной задержки двигатель частично разгоняется, а начальный ток несколько падает.
  • По прошествии этого времени контакты 1ТД замыкаются и отключают часть начального резистора и мгновенно включают реле (2ТД).
  • Через некоторое время замыкаются интервальные контакты реле 2ТД, что снимает часть сопротивления 2 и и включает реле (3ТД).
  • В итоге контакты (3TD) замыкаются, и полное пусковое сопротивление выходит из схемы.
  • Путем разумного выбора значений сопротивлений и временной задержки эту первоначальную схему можно использовать для предотвращения опасного увеличения пускового тока двигателя, в то же время позволяя достаточному движению тока для подтверждения быстрого разгона до обычных рабочих скоростей.

Это более полное руководство по методу запуска асинхронного двигателя, если у вас есть какие-либо вопросы, задавайте их в комментариях, спасибо за чтение. Увидимся в следующем уроке.

Вы также можете прочитать некоторые статьи, посвященные асинхронному двигателю. Это описано здесь.

Автор: Генри
//www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер, выпускник известного инженерного университета, также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также являюсь автором технического контента, мое хобби — исследовать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Почтовая навигация

Асинхронный двигатель

: как это работает? (Основы и типы)

Что такое асинхронный двигатель?

Асинхронный двигатель (также известный как асинхронный двигатель ) представляет собой широко используемый электродвигатель переменного тока. В асинхронном двигателе электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции от вращающегося магнитного поля обмотки статора.Ротор асинхронного двигателя может быть ротором с короткозамкнутым ротором или ротором с обмоткой.

Асинхронные двигатели называются «асинхронными двигателями», поскольку они работают со скоростью ниже их синхронной скорости. Итак, первое, что нужно понять — что такое синхронная скорость? Типичный асинхронный двигатель

Синхронная скорость

Синхронная скорость — это скорость вращения магнитного поля во вращающейся машине, и она зависит от частоты и числа полюсов двигателя. машина.Асинхронный двигатель всегда работает на скорости меньше, чем его синхронная скорость.

Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, создает магнитный поток в роторе, заставляя ротор вращаться. Из-за отставания между током потока в роторе и током потока в статоре ротор никогда не достигнет своей скорости вращения магнитного поля (то есть синхронной скорости).

Существует два основных типа асинхронных двигателей . Типы асинхронных двигателей зависят от входного питания.Существуют однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели. Однофазные асинхронные двигатели не являются самозапускающимися двигателями, а трехфазные асинхронные двигатели являются самозапускающимися двигателями.

Принцип работы асинхронного двигателя

Нам нужно подать двойное возбуждение, чтобы заставить двигатель постоянного тока вращаться. В двигателе постоянного тока мы подаем одно питание к статору, а другое к ротору через щеточное устройство. Но в асинхронном двигателе мы даем только одно питание, поэтому интересно узнать, как работает асинхронный двигатель.

Все просто, из самого названия понятно, что здесь задействован процесс индукции. Когда мы подаем питание на обмотку статора, в статоре создается магнитный поток из-за протекания тока в катушке. Обмотка ротора устроена так, что каждая катушка становится короткозамкнутой.

Поток от статора разрезает короткозамкнутую катушку в роторе. Поскольку катушки ротора закорочены, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ток начнет течь через катушку ротора.Когда ток через катушки ротора течет, в роторе создается другой поток.

Теперь есть два потока: поток статора и поток ротора. Поток ротора будет отставать от потока статора. Из-за этого ротор будет ощущать крутящий момент, который заставит ротор вращаться в направлении вращающегося магнитного поля. Это принцип работы как однофазных, так и трехфазных асинхронных двигателей.

Типы асинхронных двигателей

Типы асинхронных двигателей можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они однофазными или трехфазными асинхронными двигателями.

Однофазный асинхронный двигатель

Типы однофазных асинхронных двигателей включают:

  1. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой
  2. Асинхронный двигатель с конденсатором
  3. Асинхронный двигатель с конденсатором
  4. Асинхронный двигатель

    Типы трехфазных асинхронных двигателей включают:

    1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
    2. Асинхронный двигатель с контактным кольцом

    Выше мы уже упоминали, что однофазный асинхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем. что трехфазный асинхронный двигатель запускается самостоятельно.Так что такое самозапускающийся двигатель?

    Когда двигатель запускается автоматически без приложения к машине какой-либо внешней силы, такой двигатель называется «самозапускающимся». Например, мы видим, что когда мы включаем переключатель, вентилятор начинает вращаться автоматически, так что это самозапускающаяся машина.

    Следует отметить, что вентилятор, используемый в бытовой технике, представляет собой однофазный асинхронный двигатель, который по своей природе не запускается самостоятельно. Как? Возникает вопрос, как это работает? Мы обсудим это сейчас.

    Почему трехфазный асинхронный двигатель самостоятельно запускается?

    В трехфазной системе имеются три однофазные линии с разницей фаз 120°. Таким образом, вращающееся магнитное поле имеет ту же самую разность фаз, которая заставит ротор двигаться.

    Если рассматривать три фазы a, b и c, то при намагничивании фазы a ротор будет двигаться в сторону обмотки a фазы a, в следующий момент намагничится фаза b и притянет ротор, а затем фаза c . Таким образом, ротор будет продолжать вращаться.

    Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя – Видео

    Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно?

    У него всего одна фаза, но он заставляет вращаться ротор, так что это довольно интересно. Перед этим нам нужно знать, почему однофазный асинхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем, и как решить эту проблему. Мы знаем, что переменный ток представляет собой синусоидальную волну и создает пульсирующее магнитное поле в равномерно распределенной обмотке статора.

    Поскольку мы можем предположить, что пульсирующее магнитное поле представляет собой два магнитных поля, вращающихся в противоположных направлениях, результирующий крутящий момент при пуске не возникает, и, следовательно, двигатель не работает. Если после подачи питания ротор будет вращаться в любом направлении под действием внешней силы, двигатель начнет работать. Мы можем решить эту проблему, сделав обмотку статора на две обмотки — одна основная обмотка, а другая вспомогательная обмотка.

    Один конденсатор подключаем последовательно со вспомогательной обмоткой.Конденсатор будет создавать разность фаз, когда ток протекает через обе катушки. При наличии разности фаз ротор создаст пусковой момент и начнет вращаться.

    Практически мы видим, что вентилятор не вращается при отключении конденсатора от двигателя, но если вращать рукой, то он начнет вращаться. Вот почему мы используем конденсатор в однофазном асинхронном двигателе.

    Благодаря различным преимуществам асинхронного двигателя существует широкий спектр применения асинхронного двигателя.Одним из их самых больших преимуществ является высокая эффективность, которая может достигать 97%. Основным недостатком асинхронного двигателя является то, что скорость двигателя зависит от приложенной нагрузки.

    Направление вращения асинхронного двигателя можно легко изменить, изменив последовательность фаз трехфазного питания, т. е. если RYB находится в прямом направлении, RBY заставит двигатель вращаться в обратном направлении. Это относится к трехфазному двигателю, но в однофазном двигателе направление можно изменить, поменяв местами клеммы конденсатора в обмотке.

    Управление двигателем для 3-фазных асинхронных двигателей

    Управление двигателем для 3-фазных асинхронных двигателей

    ЗНАНИЕ

    Программное обеспечение для Образование и промышленность


    Как управлять трехфазными асинхронными двигателями



    Трехфазные асинхронные двигатели являются рабочими лошадками промышленности. Подсчитано, что от 70% до 80% всей электроэнергии в мир потребляется этими двигателями.Они действительно элегантны машины, в которых нет движущихся частей, кроме ротора, и нет щеток, коллекторов или токосъемных колец, которые могут изнашиваться.

    Эта компьютерная программа объясняет, как Простое управление трехфазными асинхронными двигателями текст, графика и изображения. Программа объясняет:

    • Ручные пускатели двигателей
    • Магнитные пускатели двигателей
    • Через линию, начиная с
    • Как реверсировать двигатель
    • Пускатели электродвигателей типоразмера NEMA
    • Многоскоростные двигатели
    • Преобразователи частоты (ЧРП)
    • Пусковой ток двигателя
    • Пусковой момент двигателя
    • Первичный резистор пускателя
    • Автотрансформаторный пускатель
    • Пускатели звезда-треугольник
    • Пускатели с частичной обмоткой
    • Твердотельные пускатели
    Программа рекомендуется для электриков, техников, инженеров, и всем, кто интересуется Как контролировать 3-фазную индукцию Моторы.

    Эта программа не требует установки на вашем компьютер. Просто дважды щелкните Таблицу Файл Contents.html или любой другой файл .html на компакт-диске и в Интернете. Браузер запустит программу.


    Пример экрана с оглавлением программа.

    Содержание

      Глава

    1.Введение

    2. Почему бы просто не использовать переключатель?

    3. Ручные пускатели двигателей

    4. Пускатели электродвигателей типоразмера NEMA

    5. Магнитные пускатели двигателей

    6. Цепь запуска двигателя

    7. Объяснение цепи запуска двигателя

    8. Пускатели реверсивных двигателей

    9. Схема стартера реверсивного двигателя

    10. Управление скоростью двигателя

    11. Многоскоростные пускатели двигателей

    12.Пускатели двигателей с регулируемой скоростью

    13. Преобразователи частоты (VFD)

    14. Функции привода с регулируемой скоростью

    15. Пусковые характеристики двигателя

    16. Пускатели пониженного напряжения

    17. Пускатели с первичным резистором

    18. Автотрансформаторные пускатели

    19. Пускатели звезда-треугольник

    20. Пускатели с частичной обмоткой

    21. Твердотельные пускатели

     


     Пример экрана с магнитным схема запуска двигателя.
    Электрические чертежи обычно представляют собой принципиальные схемы, а не изображения. диаграммы. Наглядная диаграмма ниже такая же, как и видел на предыдущей странице.

     

    Иллюстрированная диаграмма

    На приведенной ниже схеме показано, как будет выглядеть та же цепь. показано на электрической схеме. Кроме того, контроль в схему добавлен трансформатор, чтобы кнопка и катушка пускателя двигателя на 120 В переменного тока вместо 480 В переменного тока, потому что обычно считается более безопасным иметь 120 В переменного тока на кнопку, чем 480VAC.

    Принципиальная схема

     


    Пример экрана, показывающий управление реверсивным двигателем схематический.  

    Когда Вперед кнопка нажата, катушка F под напряжением, подача питания на двигатель через зеленый силовые контакты.Фазы A, B и C применяется к двигателю, как показано ниже:

     


    Когда Реверс кнопка нажата, катушка R подается питание на двигатель через красный силовые контакты.Фазы A, B и C применяется к двигателю, как показано ниже, изменение направления вращения двигателя вращение.



     

     

     

     


    Пример экрана с переменной Частотные приводы

    Еще один способ варьироваться скорость двигателя должна варьироваться от частоты мощности, приложенной к двигателю.

    Упакованные диски, называемые VFD ( v переменные f requency d речки) как показано ниже от Аллена Брэдли обеспечить переменную частоту мощность асинхронных двигателей, поэтому что скорость двигателей может быть разнообразным.кликните сюда чтобы увидеть больше переменной скорости диски от Аллена Брэдли.

     


    Эти диски имеют становятся доступными только в последние несколько лет из-за разработка IGBT (изолированный затвор биполярный транзисторы) как тот показано ниже.

     

    д

    IGBT по сути является силовой транзистор способный переключения в очень высокие скорости.

     


    Аппаратное/программное обеспечение Требования:

    • IBM.486 или выше совместимый компьютер
    • Веб-браузер, такой как Интернет проводник, файрфокс, хром, Край и т. д.
    • Экран 800 x 600 или выше возможность видео.

    Асинхронные двигатели — Руководство по электрическому монтажу

    Асинхронный (т.е. индукционный) двигатель прочный и надежный, и очень широко используется. 95% двигателей, установленных по всему миру, являются асинхронными. Следовательно, защита этих двигателей имеет большое значение во многих областях применения.

    Введение

    Асинхронные двигатели используются в самых разных областях. Вот несколько примеров управляемых машин:

    • воздухообрабатывающие устройства,
    • Чиллеры
    • ,
    • лифты,
    • вентиляторы и воздуходувки,
    • пожарный насос,
    • центробежные насосы,
    • компрессоры,
    • дробилки,
    • конвейеры,
    • подъемники и краны,
    •  …

    Последствием отказа двигателя из-за неправильной защиты или неработоспособности цепи управления может быть следующее:

    • Для лиц:
      • Удушье из-за блокировки моторной вентиляции
      • Поражение электрическим током из-за нарушения изоляции двигателя
      • Авария из-за неостановки двигателя вследствие отказа цепи управления
    • Для ведомой машины и процесса:
      • Муфты валов, оси, приводные ремни, … повреждены из-за заклинивания ротора
      • Потеря производства
      • Отсроченное производство
    • Для самого мотора:
      • Обмотки двигателя перегорели из-за заглохшего ротора
      • Стоимость ремонта
      • Стоимость замены

    Таким образом, безопасность людей и товаров, а также уровни надежности и доступности сильно зависят от выбора защитного оборудования.

    С экономической точки зрения необходимо учитывать общую стоимость отказа. Эта стоимость увеличивается с размером двигателя и трудностями доступа и замены. Потери производства являются еще одним и, очевидно, важным фактором.
    Особенности работы двигателя влияют на цепи питания, необходимые для удовлетворительной работы

    Цепь питания двигателя имеет определенные ограничения, обычно не встречающиеся в других (общих) распределительных цепях.Это связано с особыми характеристиками двигателей, напрямую подключенных к линии, такими как:

    • Высокий пусковой ток (см. рис. N74), который в основном является реактивным и поэтому может быть причиной значительного падения напряжения
    • Количество и частота пусковых операций обычно высоки
    • Высокий пусковой ток означает, что устройства защиты двигателя от перегрузки должны иметь рабочие характеристики, исключающие срабатывание во время пускового периода.

    Рис. N74 – Характеристики тока прямого пуска асинхронного двигателя

    .

0 comments on “Схема запуска асинхронного двигателя: Схема пуска асинхронного двигателя | Заметки электрика

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.