Схема пуска асинхронного двигателя в компасе

Схема пуска асинхронного двигателя в компасе

Пуск асинхронного двигателя

Все асинхронные двигатели должны самостоятельно пускаться в ход, т. е. разгоняться от неподвижного состояния (n=0, s=l) до номинальной частоты вращения (n=nном, s=sном), преодолевая при этом момент сопротивления нагрузки. Разгон двигателя должен происходить достаточно быстро, чтобы потери, выделяемые в нем при пуске, не приводили к недопустимо большому перегреву обмоток (в зоне скольжения от 1 до sкр по обмоткам двигателя проходят токи, существенно большие номинального). Помимо статического момента сопротивления Мс, определяемого механической характеристикой приводного механизма, при пуске двигатель преодолевает и динамический момент Mдин=Jdω/dt (где J — момент инерции ротора двигателя и самого механизма, dω/dt=a — ускорение при пуске).

При неизменном ускорении время пуска асинхронного двигателя можно определить по формуле tп≈ωном/а, а в общем случае

что следует из общего уравнения движения ротора

Входящие в (51), (52) величины имеют следующие размерности: М, Мс — Н∙м; J — кг∙м2; dω/dt — 1/с2. Пуск проводится успешно, если М>Мс во время разгона, а время пуска тем меньше, чем больше разность между электромагнитным моментом двигателя М и моментом сопротивления Мс. Таким образом, чем больший момент развивает асинхронный двигатель при пуске, тем меньше время пуска, выделяемая во время пуска энергия потерь в обмотках и соответственно перегрев обмоток.

Если момент сопротивления (нагрузки) больше момента, развиваемого двигателем, то пуск асинхронного двигателя вообще оказывается невозможным.

Рассмотрение условий пуска начнем с двигателей с фазным ротором. У этих двигателей, как уже отмечалось, можно вводить в цепь ротора добавочное сопротивление. При введении в цепь ротора добавочного активного сопротивления (резистора) при номинальном (полном) напряжении сети механическая характеристика двигателя изменяется (рис. 22). Анализ формул (44), (45) показывает, что введение добавочного сопротивления Rд приводит к увеличению лишь критического скольжения sкр при неизменном моменте. Если введением Rд добиться такого положения, что sкр=l, то в этом случае пусковой момент будет равен максимальному, а пусковой ток снизится по сравнению с пуском при замкнутом накоротко роторе примерное 2 раза. Само добавочное сопротивление при этом равно:

Если оставить Rд=Rд3 неизменным, то пуск асинхронного двигателя закончится в точке 4 при относительно малой частоте вращения n4. Поэтому пусковой реостат имеет несколько ступеней (Rд3, Rд2, Rд1), и переключение ступеней происходит в точках пересечения механических характеристик (точки А, В, С на рис. 22). Причем в точке С пусковой реостат закорачивается (Rд=0), и двигатель заканчивает разгон по своей собственной (естественной) характеристике, достигая частоты вращения n1 близкой к синхронной.

При выполнении своевременного переключения ступеней пускового реостата в течение всего пуска момент двигателя остается существенно больше момента сопротивления Мс, т. е. пуск асинхронного двигателя происходит быстро и с малыми энергиями потерь в обмотках.

Рис. 22. Механические характеристики асинхронного двигателя при введении добавочного сопротивления в цепь ротора

Для двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора введение добавочного сопротивления в цепь ротора невозможно. Поэтому для пуска применяются другие способы:

  • прямой пуск,
  • пуск при пониженном напряжении питания.

Прямое включение асинхронного двигателя в сеть является наиболее простым способом пуска двигателя. В то же время в этом случае обмотки статора и ротора двигателя обтекаются большим пусковым током (током КЗ), равным 4—7-кратному значению номинального. Поэтому очень важно, чтобы время пуска двигателя было при этом как можно меньшим.

Из всех способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора при данном способе пуска создается наибольший вращающий момент. Пусковой вращающий момент двигателя определяется при этом по формуле (48). Поскольку он все же относительно невелик, данный способ пуска применяется для механизмов со средними и легкими условиями пуска (при малых моментах сопротивления и малых моментах инерции механизма).

Необходимо также иметь в виду, что большой ток, потребляемый двигателем, протекает не только по его обмоткам, но и по проводам сети и трансформатору. Из-за этого в питающей сети создается падение напряжения, которое в случае пуска мощного двигателя может оказаться весьма значительным. В результате напряжение, подводимое к двигателю в этом режиме, сильно понизится и это вызовет дополнительное снижение вращающего момента двигателя. Поэтому прямое включение при пуске мощных двигателей допустимо при наличии сети достаточно мощной по сравнению с мощностью самого двигателя. В этом случае протекание по сети и трансформатору пусковых токов двигателя не приведет к значительному падению напряжения. Мощные современные системы энергоснабжения позволяют осуществить прямой пуск асинхронных двигателей до нескольких тысяч киловатт.

Пуск асинхронного двигателя при пониженном напряжении осуществляется обычно в тех случаях, когда прямой пуск не допускается по условиям работы сети. Обычно применяют один из четырех способов пуска при пониженном напряжении:

  • включение в цепь статора добавочного индуктивного сопротивления (дросселя);
  • включение двигателя через понижающий автотрансформатор;
  • переключение обмотки статора со звезды на треугольник;
  • включение двигателя через полупроводниковый регулятор напряжения.

Рассмотрим подробнее эти способы, отметив предварительно, что все они преследуют общую цель — уменьшение пускового тока. В соответствии со схемой замещения асинхронного двигателя (см. рис. 16) ток, потребляемый двигателем из сети, прямо пропорционален питающему напряжению. Поэтому, задавая допустимую величину пускового тока (определяется условиями нормальной работы сети), можно определить допустимое значение напряжения питания при пуске (второй и четвертый способы) или величину добавочного сопротивления (первый способ).

Во всех этих случаях снижение напряжения ведет не только к пропорциональному уменьшению пускового тока (положительный эффект), но и к резкому (квадратичному) уменьшению пускового момента (отрицательный эффект). Последнее обстоятельство вынуждает при использовании пуска при пониженном напряжении разгружать приводимые механизмы вплоть до полной разгрузки последних, т. е. производить пуск в режиме XX (Мс=0), с последующей загрузкой механизма.

Схема пуска асинхронного двигателя с включением в цепь статора добавочного индуктивного сопротивления L приведена на рис. 23,а. При пуске вначале замыкается рубильник QSI и происходит пуск при пониженном напряжении. Затем при достижении высокой частоты вращения, близкой к пкр, замыкают рубильник QS2, шунтируя сопротивление дросселя и обеспечивая окончание процесса пуска по естественной механической характеристике (см. рис. 21).

Рис. 23. Схемы пуска асинхронного двигателя: а — при последовательном включении индуктивного сопротивления L; б — при включении двигателя через автотрансформатор Т

Уменьшения напряжения при пуске можно достигать включением между сетью и двигателем понижающего автотрансформатора Т (рис. 23,б). При пуске сначала замыкают рубильник QSI, и пониженное напряжение попадает на обмотки двигателя. По достижении ротором достаточной частоты вращения замыкают рубильник QS2, шунтируя автотрансформатор так, что полное напряжение сети попадает на обмотки двигателя. Применение автотрансформатора позволяет ограничивать пусковой ток в питающей сети при меньшем снижении питающего двигатель напряжения, чем в случае включений индуктивного сопротивления. Следовательно, при этом в меньшей степени понижается пусковой момент двигателя.

К способам пуска с понижением напряжения можно отнести также пуск с переключением обмоток статора со звезды на треугольник (рис. 24). В режиме пуска переключатель QS находится в положении 1, причем обмотка статора включена по схеме звезды. После того как ротор достигнет установившейся частоты вращения, переключатель необходимо перевести в положение 2, и обмотки статора будут включены по схеме треугольника.

Рис. 24. Схема пуска двигателя с переключением обмоток со звезды на треугольник

При данном способе пуска фактически снижается напряжение, подводимое к каждой фазе двигателя, поскольку при одинаковом напряжении сети фазное напряжение в схеме звезды в √3 раз меньше, чем в схеме треугольника. Пусковой ток в сети при соединении обмотки статора в звезду снижается в √3 раза по сравнению с пусковым током при соединении в треугольник. Однако пусковой момент, пропорциональный квадрату напряжения, снижается в 3 раза.

Следует отметить, что этот последний способ не универсален в отличие от двух предыдущих. Как видно из описания процесса пуска, напряжению сети должна соответствовать рабочая схема соединения обмотки статора — треугольник, что не всегда выполняется. Пусть асинхронный двигатель имеет рабочее напряжение по паспорту 220/380 В, напряжение питающей сети равно 380 В, а прямой пуск невозможен. Можно ли использовать пуск с пониженным напряжением путем переключения обмотки статора со звезды на треугольник?

Поскольку номинальное напряжение двигателя 220/380 В, это означает, что двигатель может нормально работать при напряжении сети как 220 В, так и 380 В. В первом случае обмотка статора должна соединяться в треугольник, а во втором — в звезду. Таким образом, напряжению питающей сети 380 В соответствует схема звезды, и пуск оказывается прямым (переключать обмотку в треугольник нельзя, так как в этом случае напряжение сети в 380/220 =√33 раз превысит номинальное). В данном случае, если необходимо снизить пусковой ток, следует применять способ включения дросселя или автотрансформатора.

Для целей понижения напряжения при пуске можно использовать также полупроводниковые регуляторы напряжения, применяемые для изменения частоты вращения. При пуске напряжение с помощью регулятора плавно повышается от нуля, а при разгоне двигателя можно регулировать напряжение так, чтобы ток, потребляемый из сети, оставался неизменным и равным предельно допустимому. В конце пуска при скорости, близкой к номинальной, управляемые вентили полностью открыты и двигатель работает при полном напряжении сети. В этом же случае оказывается возможным осуществить пуск при максимально возможном электромагнитном моменте.

Для приводов с наиболее тяжелыми условиями пуска (большая нагрузка и большой момент инерции) следует использовать двигатели с фазной обмоткой ротора.

Введение сопротивления в цепь ротора (рис. 25) уменьшает ток, потреблявмый двигателем из сети. Изменяется также и критическое скольжение, с ростом активного сопротивления обмотки ротора оно увеличивается. Механические характеристики двигателя при различной величине добавочного сопротивления Rд изображены на рис. 22. Остается неизменным лишь максимальный момент, развиваемый двигателем. Из рис. 22 видно, что при определенной величине Rд=Rд3≈х1+х’2 [см. формулу (44)] критическое скольжение будет равно единице и пусковой момент будет равен максимальному.

Рис 25. Схема асинхронного двигателя с введением резисторов в цепь ротора

Таким образом, получается, что пуск при включении сопротивлений в цепь ротора принципиально отличается от пуска при пониженном напряжении тем, что при уменьшении пускового тока происходит увеличение (а не уменьшение) пускового момента.

В процессе пуска, последовательно уменьшая по мере увеличения частоты вращения двигателя сопротивление в цепи ротора, можно добиться того, чтобы весь процесс пуска проходил при вращающем моменте, близком к максимальному. Это позволяет получить возможно меньшее время пуска двигателя.

Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (контактора).

Цель работы – рассмотреть основные понятия и обозначения, изучить схему подключения асинхронного двигателя, изучить компоненты схемы и их принцип работы.

Асинхро́нный электродвигатель — электрический двигатель переменного тока, частота вращения ротора которой не равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, это корпус двигателя с обмоткой, ротор — вращающаяся часть с обмоткой замкнутой с торцов и напоминающих «беличью клетку». Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка»

Контактор магнитный (КМ) – устройство, состоящиее из катушки с встроенным в неё сердечником, контактными площадками и дугогасящими элементами (катушками). Принцип действия такого устройства: под действием электромагнитного поля сердечник втягивается увлекая за собой контакты и замыкая их. При отключении питания от управляющей цепи контактора возвратная пружина поднимает сердечник и силовая часть контактора (контактная площадка) размыкаются.

Реверсивный магнитный пускатель – устройство, состоящее из 2-х контакторов соединенных между собой механическим приводом (блокировкой двойного включения). При включении одного контактора тут же отключается другой, это сделано для того, чтобы при включении на двигателе реверса не произошло межфазного короткого замыкания.

1) 2

1) Контактор магнитный (КМ) 2) Реверсивный контактор (с

мех.блокировкой 2-го вкл)

Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (контактора).

Условные обозначения:

QF— Выключатель автоматический с теплозащитой (тепловым расцепителем).

КМ 1 и КМ 2 – контакторы магнитные

М – мотор, в нашем случае асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

SF1 – Автомат защищающий управляющие цепи реверсивного пускателя.

SB1 – Контакт нажимной нормально замкнутый.

SB3 и SB2 – контакт нажимной нормально разомкнутый.

13НО и 14НО – контакты отвечающие за «самоподхват».

А1 и А2 – выводы катушки контактора.

КМ 1.2 и КМ 2.2 – контакты соединенные с механическим приводом и отвечающие за защиту от двойного включения.

Самоподхват – при нажатии кнопки «Пуск» ток попадает на катушку и замыкает контакты 13НО и 14НО. Эти провода подключаются параллельно кнопке «Пуск». И при её отпускании ток начинает проходить через эти контакты питая катушку и не давая ей отключиться. Отключить контактор можно только кнопкой «Стоп», данная кнопка полностью отключает питание управляющей цепи контактора и последний размыкает силовую часть.

Защита от двойного включения – представляет собой механическое устройство (привод) отвечающее за отключение контактора при включении другого контактора. Данная функция предусматривает защиту от межфазного КЗ.

Реверс на асинхронном электродвигателе включается при переключении 2 –х фаз местами. Например на данной схеме мы можем видеть как фазы B и С поменялись местами и на двигателе включился реверс.

Реверс – обратное вращение ротора двигателя.

Цепь управления – цепь отвечающая за подачу питания на катушки контакторов и те в свою очередь за подачу или отключение питания на электродвигатель.

Силовая часть – состоит из проводов большого сечения ( по сравнению с управляющей частью), силовых контактов, тепловых реле, дугогасящих катушек и непосредственно самого мотора.

Дуга – при разрыве цепи автоматическим выключателем электроны стремятся «догнать» отходящий контакт и в результате этого явления появляется дуга с большим напряжением, которую если не загасить может повредить оборудование.

Т.е. дуга это электрический разряд в газе (в нашем случае воздух).

Дугогасящая катушка – (рассмотрим дугогасящую катушку в обычном АВ –автоматическом выключателе) – это приспособление лабиринтообразного типа в которое попадает дуга и проходя данный лабиринт затухает.

Принцип работы данной схемы

При нажатии кнопки «Влево» происходит втягивание сердечника контактора КМ 1 и замыкание его силовой части, двигатель приходит во вращение.

Если необходимо остановить электродвигатель, то нажимаем кнопку «Стоп», которая в свою очередь полностью обесточивает управляющую цепь контактора и он приходит в исходное положение (разрывает контакты силовой части).

Если же необходимо включить двигатель в обратную сторону (реверс), то при нажатии кнопки «Вправо» привод отключает контакт КМ1.2 или КМ2.2 (в зависимости от ситуации, что раньше было включено), и после отключения задействуется управляющая цепь другого контактора и на двигателе включается реверсивный режим.

ВАЖНО! – при монтаже управляющих цепей необходимо на клавиши подавать фазу а не ноль. Это необходимо делать в целях безопасности. Ведь в случае обслуживания электрических цепей провода будут под фазным потенциалом.

Контакторы, кабеля и автоматические выключатели необходимо выбирать в соответствии с характеристиками электродвигателя (учитывать пусковые и рабочие токи). Данная информация всегда наносится на сам контактор. А характеристики двигателя вы можете найти на технической табличке приделанной к двигателю.

Также необходимо всегда смотреть на какой ток рассчитана катушка контактора во избежании поломки (сгорания).

Необходимо обращать внимание на схему контактора, ведь они имеют как нормально замкнутые так и нормально разомкнутые контакты. (Нормально разомкнутые чаще всего имеют приставки к контакторам, устанавливаемые сверху).

Классы чувствительности автоматических выключателей (АВ).

А – срабатывает при превышении номинального тока на 30% (применяется для защиты управляющих цепей контакторов).

В – срабатывает при превышении номинального тока на 200%.

С — срабатывает при превышении номинального тока в 5 раз от номинального значения автоматического выключателя.

D — срабатывает при превышении номинального тока в 10 раз от номинального значения автоматического выключателя.

Таблица выбора кабеля по току. (Таблица 1)

На управляющие цепи контакторов подойдут кабеля сечением 1.5 мм2 (Cu) и 2.5 (Al).

Выбор (расчёт) нужного сечения кабеля под нагрузку

Расчёт силы тока исходя из мощности и напряжения

Формула — I = W/U.

Практическая часть

Задача №1

Дан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 2 кВт подключенный к трёхфазной сети 380V. Определите силу тока и подберите кабель соответствующего сечения способного выдержать нагрузку электродвигателя.

Дано:
U=380V

Напряжение электродвигателяМощность
1380V4kWt
2380V6k
3380V15kWT
4380V20kWt
5380V40kWt
6220V1.5kWt
7220V8kWt
8220V18kWt
9220V45kWt

Найдём силу тока проходящую через двигатель, переведём киловатты в ватты (1кВт=1000Вт)

2) 2000Вт : 380V = 5.26А. (Потребляет асинхронный двигатель в номинальном режиме).

Исходя из Таблицы 1 мы видим, что для нашего двигателя необходим кабель сечением 1.5мм2 (Cu) – (Данный кабель может выдержать 16А при напряжении 380V) или 2.5мм2 (Al) – (Данный кабель может выдержать 19А при напряжении 380V). Оба кабеля способны выдержать нагрузку этого асинхронного двигателя. Кабели выбраны с большим запасом по мощности и способны вынести как номинальный так и пусковой токи.

Задача №2

Дан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. При его подключении электрик соединил его обмотки в треугольник и подключил его к сети, после запуска двигателя амперметр начал показывать значение 200А. Определите, какого сечения кабель использовал электрик чтобы подключить данный двигатель и высчитайте его мощность, а также определите от какой сети запитан двигатель.

№ ВариантаСила тока (I)Способ соединения обмоток
150Звезда
227Треугольник
334Треугольник
458Звезда
596Звезда
644Треугольник
763Звезда
887Звезда
921Треугольник

При подключении к сети 380V обмотки соединяются в звезду, а при подключении к сети 220V – в треугольник с включением в обмоточный сектор пускового конденсатора.

Т.к электрик соединил обмотки в звезду, то напряжение поданное на двигатель составляет 380V.

Формула мощности

Согласно таблице 1 для двигателя мощностью 44kWt необходим кабель с сечением 70мм2 (Cu) и 120мм2 (Al). Сечение берется с небольшим запасом, чтобы кабель работал не на пределе, а также с учётом температуры окр.среды и способа прокладки.

Задача №3.

На фабрику был доставлен асинхронный двигатель мощностью 13kWT. В щит куда он будет подключен находится под напряжением 380V. Определите тип соединения обмоток в двигателе, силу тока в номинальном режиме и рассчитайте сечение кабеля для подключения двигателя к силовой части реверсивного пускателя.

№ ВариантаНапряжение электродвигателяМощность
1380V20 kWt
2220V29 kWt
3220V50 kWt
4380V150 kWt
5220V2 kWt
6380V69 kWt
7220V24 kWt
8380V100 kWt
9380V9 kWt

При подключении к сети 380V обмотки соединяются в звезду, а при подключении к сети 220V – в треугольник с включением в обмоточный сектор пускового конденсатора.

В нашем случае 380V. Значит обмотки соединяются в «звезду».

1кВт-1000Вт
1) 13кВт*1000=13000.

2) 13000 : 380 = 34.2А. (Двигатель потребляет в номинальном режиме)

Исходя из Таблицы 1 для асинхронного двигателя потребляющего 34.2 А и работающего от сети 380V необходим кабель сечением 6мм2 (Cu) и 10мм2 (Al).

Вывод: При подключении электродвигателя через реверсивный электромагнитный пускатель необходимо знать схему подключения, знать принцип работы компонентов данной схемы, и уметь делать расчёты для правильного выбора коммутационной аппаратуры (также знать свойства автоматических выключателей), а также для правильной подборки проводника (кабеля).

Схема пуска асинхронного двигателя

skhema-puska-asinkhronnogo-elektrodvigatelya

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.

skhema-puska-asinkhronnogo-dvigatelya

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.

Читайте также  Схема двигателя хонда цивик ферио

SB1 – это кнопка стоп

SB2 – кнопка пуск

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

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.

Skhema-puska-asinkhronnogo-dvigatelya-bez-predokhranitelya

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.

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя

Нереверсивный запуск электродвигателя с магнитным пускателем помогает осуществить дистанционный пуск устройства. Двигателем можно управлять совершенно не приближаясь к нему. Как устроен такой тип пуска? Разберемся ниже.

Устройство асинхронного электромотора

Все электродвигатели, как и наш сегодняшний, состоят из двух основных элементов – ротора и статора. Они нужны для выполнения основной задачи мотора – превращать электрическую энергию в механическую.

Статичная часть – это статор. Он оборудован специальными пазами, куда укладывают обмотку. Она получает питание от трехфазного тока.

Подвижный элемент двигателя называют ротором. Он начинает вращаться, когда машина запускается. В его пазах тоже есть обмотка.

И статор, и ротор делают из специальной стали, разработанной для электротехники. Она представляет собой листы толщиной до половины миллиметра. Все листы друг от друга изолированы лаковым покрытием.

Есть между деталями и зазоры. В мощных агрегатах их величина составляет около 0,35 мм, а вот в маломощных немного больше: до 1,5 мм.

Асинхронные приводы можно разделить на два больших подвида:

  1. Те, в которых ротор короткозамкнутый.
  2. Те, в которых ротор фазный.

Единственным различием между ними состоит в различном устройстве роторов. Из-за более простой конструкции большую популярность по всему миру получил первый подвид двигателей.

Статорная обмотка асинхронной машины

Выше мы уже говорили, что обмотка неподвижной части электропривода уложена в специальные пазы на нем. Представлена она несколькими катушками, соединенными между собой. А каждый виток на всех катушках изолирован от всех остальных.

Рисунок 1а показывает статорную обмотку асинхронной машины. Статор является двухполюсным, поэтому в каждой катушке содержится по два проводника. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает пару полюсов и магнитное поле. При частоте Обмотку статора в таком двигателе, как уже сказано выше, укладывают в специальные пазы. Сама она сделана из нескольких соединенных катушек. Витки, из которых состоит катушка, полностью изолированы.

На рисунке 1а изображена обмотка статора в асинхронном электродвигателе. Во всех катушках здесь два проводника: статор двухполюсный. Обмотка из трех катушек может создать магнитное поле и два полюса. При частоте 50 Герц мотор совершает 50 оборотов в секунду, то есть оборот поля равен периоду трехфазного тока.

Рисунок 1б отображает статора с четырьмя полюсами. В нем каждая катушка содержит, соответственно, 4 проводника (по два на каждой стороне). Поле такого статора будет вращаться медленнее ровно в два раза. В условиях частоты 50 Герц поле будет делать 25 оборотов за секунду.

В трехполюсном статоре скорость вращения поля будет меньше в три раза. Это изображено на рисунке 1д.

Короткозамкнутый ротор

Строение трехфазного асинхронного двигателя, ротор которого короткозамкнут, изображено на рисунке 2. Обмотка, которую питает трехфазный ток, (2) в нем уложена на статор (1). Начало каждой фазы выведено на щитке. Он вмонтирован в наружную сторону привода.

Внутри чугунного корпуса размещен сердечник (3) неподвижной детали агрегата.

В пазах ротора находятся медные стержни (4), которые припаивают к медным кольцам (5).

Таким образом, каждый из стержней накоротко замыкается с каждой стороны. Схематически, да и в жизни, строение такого ротора будет напоминать колесо для белки.

Все маломощные двигатели (до 1000 Вт) содержат алюминиевую обмотку. Она заливается в пазы под давлением.

Вал (6) вращается, находясь при этом в подшипниках (7). Их закрепляют щиты (8), которые находятся на корпусе электромотора. Передача вращения от вала станку происходит с помощью шкива.

Фазный ротор

В таком роторе присутствуют три фазные обмотки. Они соединены по схеме звезды или треугольника. Все их концы подсоединяют к трем изолированным медным кольцам, закрепленным на валу. Они плотно насажены на вал, а сверху на них наложены щетки. Последние держат щеткодержатели, которые закреплены на крышках подшипников.

Между щетками и медными кольцами всегда присутствует электрический контакт. Это помогает им соединиться с якорной обмоткой (роторной). А вот между собой щетки соединены трехфазным реостатом.

Как работает двигатель

Выражаясь кратко, можно сказать, что вращающееся магнитное поле статора приводит в работу весь двигатель. Появляется это поле благодаря возникновению тока статорной обмотки. Появившееся магнитное поле (его можно рассматривать как два отдельных) оказывает действие на контур ротора. Когда электродвижущая сила становиться больше, чем сила трения начинается вращение.

Вал набирает скорость благодаря тому, что пытается как бы угнаться за вращающимся полем статора. Но если это произойдет, то поле исчезнет, а работа двигателя прекратиться. Ведь электромагнитная сила будет равна нулю.

Поэтому эти частоты никогда не совпадут, то есть всегда будут асинхронными.

Это и послужило названием для целого класса приводов.

Пять основных режимов работы мотора

Асинхронная машина может сменить пять режимов работы:

  • режим запуска;
  • двигатель;
  • холостой ход;
  • генератор;
  • режим электромагнитного торможения.

Разберем все режимы подробнее.

Режим пуска. В нем так или иначе работают все двигатели. На этом этапе работы к обмоткам начинает поступать электрический ток, а вал ждет, когда ЭДС превысит силу трения-скольжения.

В двигательном режиме электромотор выполняет свою основную задачу – преобразует электроэнергию в механическую энергию.

А вот холостой ход характерен отсутствием какой-либо нагрузки на привод вообще. Другими словами, машина подключена к сети, но не к другому устройству.

Для введения привода в генераторный режим частоту вращения вала искусственно завышают так, чтобы она была больше скорости вращения поля в статоре. Электродвижущая сила при этом изменяет вектор. Для этого можно подключить к имеющемуся агрегату еще один электромотор.

Электромагнитное торможение (противовключение). Для этого нужно поменять два конца двух любых обмоток местами. Происходит реверс, и двигатель начинает резко тормозить. Включать такой режим рекомендуется только в сложных аварийных случаях. Это связано с тем, что во время такого торможения выделяется огромное количество тепла.

Схема нереверсивного подключения асинхронной машины

Схема нереверсивного пуска асинхронного двигателя состоит из следующих элементов:

  • QF – автоматический выключатель;
  • KM1 – магнитный пускатель;
  • P – тепловое реле;
  • M – асинхронная машина;
  • ПР – предохранитель;
  • С (стоп), Пуска – кнопки для управления включением и выключением.

Работает схема следующим образом:

Питание включается кнопкой QF, затем, после нажатия кнопки Пуск, начинается подача напряжения к катушке магнитного пускателя КМ1.

Последний срабатывает, а подача напряжения продолжается. Теперь запитан и двигатель. Чтобы не нужно было постоянно держать кнопку пуска для работы двигателя, требуется ее шунтирование с помощью нормально разомкнутого блок-контакта пускателя.

Блок-контакт замыкается, когда пускатель срабатывает. После этого пускающую кнопку можно разжимать. Электроток продолжит свой путь по контакту и произойдет его подача на катушку двигателя.

Для отключения двигателя нужно нажать на кнопку С, нормально замкнутый контакт размыкается, а напряжение больше не подается на катушку магнитного пускателя, а его сердечник, на который давят пружины, приходит в нормальное положение. Это отключает мотор.

Если сработало тепловое реле, агрегат отключается таким же образом, так как размыкается нормально замкнутый контакт.

Зачем нужен магнитный пускатель?

Такой аппарат нужен для того, чтобы автоматически включать или выключать системы, требующие потребления электричества. Управление асинхронным двигателем во время нереверсивного пуска происходит именно с его помощью.

С магнитным пускателем можно осуществлять дистанционное управление: включать или отключать питание системы, потребляющей ток с расстояния, не обращаясь непосредственно к системе.

В асинхронных двигателях с его помощью происходит не только запуск и торможение, но и реверс машины.

Магнитный пускатель также используют, чтобы разгружать маломощные контакты. Вот пример: обычный домашний выключатель предназначен для включения и отключения нагрузки не больше 10 А. Мощность выключателя будет следующая: 10*220 (напряжение сети) = 2200 Вт. Из этого следует, что выключатель может включить максимум 22 лампочки, если их мощность равна сотне ватт.

Разгрузить контакт можно магнитным пускателем, контакты которого рассчитаны на включение и выключение электротока от 40 А и выше. Он может одновременно работать с 8800 Вт. При подключении такого прибора, через обычный выключатель, который стоит дома у каждого, можно управлять питанием даже парковой аллеи с фонарями.

Управлять таким пускателем можно через электромагнитную катушку. Когда она срабатывает, ее потребление составляет 200 Вт, а когда уже сработала – 25 Вт. Если провести следующий расчет: 200/380 (напряжение трехфазной сети), то получим 0,52 А. Такая величина электротока требуется для нереверсивного пуска асинхронного двигателя. То есть, для управления магнитным пускателем, который может запускать и тормозить двигатели большой мощности, можно поставить обычный бытовой выключатель.

В магнитных пускателях есть катушки с разным напряжением (380 В, 220 В, 36 В). Это помогает обезопасить рабочего при работе с электротоком. На токарные станки, например, ставят пускатели на 36 В. И если в пульте случится пробой изоляции, человек, работающий с ним, не получит никакого вреда.

В комплекте с пускателем обычно идет и тепловое реле. Оно требуется для того, чтобы защитить двигатель от поломки в случае перегрузки или выходе какой-либо фазы из строя. Это называется неполнофазной работой.

Почему фаза может выйти из строя и пропасть? Причин этому несколько:

  • перегорание плавкой вставки;
  • подгорание контакта на клемме;
  • выпадение фазного провода из-за вибрации;
  • отсутствие контакта на силовых контактах магнитного пускателя.

Итак, если произошла перегрузка электропривода или он начал работать в неполнофазном режиме, в любом случае, электроток, проходящий через тепловое реле увеличивается. Происходит сильное нагревание биметаллических пластин, проводящих ток, они начинают выгибаться, из-за чего контакт в реле размыкается. Это становится причиной отключения питания от катушки пускателя. Следом отключается и сам электрический мотор.

Схема асинхронного электродвигателя

shema puska ad

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

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

shema puska ad2

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

shema puska ad3

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

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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector