Підключення двошвидкісного асинхронного двигуна. Способи регулювання швидкості асинхронного двигуна

Багатошвидкісні електродвигуни - асинхронні двигуни з кількома ступенями частоти обертання, призначені для приводу механізмів, що вимагають ступінчастого регулювання частоти обертання.

Багатошвидкісні електродвигуни – електродвигуни спеціальної конструкції.Вони мають особливу обмотку статора та нормальний короткозамкнений ротор.

Найбільш простим способом отримання двох різних чисел пар полюсів є пристрій на статорі асинхронного двигуна двох незалежних обмоток. Електротехнічною промисловістю випускаються такі двигуни із синхронними швидкостями обертання 1000/1500 об/хв.

Існує, однак, ряд схем перемикання провідників обмотки статора, при яких та сама обмотка може створити різні числа полюсів. Просте і поширене переключення такого роду показано на рис. 1, а і б. Котушки статора, включені послідовно, утворюють дві пари полюсів (рис. 1, а). Ті ж котушки, включені в два паралельні ланцюги, як показано на рис. 1 б, утворюють одну пару полюсів.

Промисловість випускає багатошвидкісні однообмотувальні електродвигуниз послідовно-паралельним перемиканням і відношенням швидкостей 1:2 з синхронними швидкостями обертання 500/1000, 750/1500, 1500/3000 об/хв.

Описаний вище спосіб перемикання не єдиний. На рис. 1, наведена схема, що утворює таке ж число полюсів, як і схема, представлена ​​на рис. 1, б.

Найбільшого поширення в промисловості набув, однак, перший спосіб послідовно-паралельного перемиканнятак як при такому перемиканні від обмотки статора може бути виведено менше проводів, а отже, і перемикач може бути простіше.

Мал. 1. Принцип перемикання полюсів асинхронного двигуна.

Три фазові обмотки можуть бути включені до трифазної мережі зіркою або трикутником. На рис. 2, а б показано широко поширене перемикання, при якому електродвигун для отримання меншої швидкості включається трикутником з послідовним з'єднанням котушок, а для отримання більшої швидкості - зіркою з паралельним з'єднанням котушок (так званої подвійною зіркою).

Поряд з двошвидкісними електропромисловістю випускає також тришвидкісні асинхронні двигуни. В цьому випадку статор електродвигуна має дві окремі обмотки, одна з яких забезпечує дві швидкості шляхом описаного вище перемикання. Друга обмотка, що зазвичай включається в зірку, забезпечує третю швидкість.

За наявності на статорі електродвигуна двох незалежних обмоток, кожна з яких допускає перемикання полюсів, можна отримати чотиришвидкісний електродвигун. Числа полюсів підбирають при цьому так, щоб швидкості обертання становили потрібний ряд. Схема такого електродвигуна представлена ​​на рис. 2, ст.

Слід зазначити, що магнітне поле, що обертається, наводитиме в трьох фазах непрацюючої обмотки три е. д. с, однакові за величиною і зрушені фазою на 120°. Геометрична сума цих електрорушійних сил, як відомо з електротехніки, дорівнює нулю. Однак, внаслідок неточної синусоїдальності фазових е. д. с. струму мережі, сума цих е. д. с. може бути відмінною від нуля. В цьому випадку в замкненій непрацюючій обмотці виникає струм, що нагріває цю обмотку.

З метою запобігання цьому явищу схему перемикання полюсів складають таким чином, щоб непрацююча обмотка була розімкнена (рис. 12, в). Внаслідок невеликої величини зазначеного вище струму в деяких електродвигунів, розрив замкнутого контуру непрацюючої обмотки іноді не роблять.

Випускаються двообмотувальні тришвидкісні двигуни, що мають синхронні швидкості обертання 1000/1500/3000 і 750/1500/3000 об/хв, і чотиришвидкісні двигуни, що мають 500/750/1000/1500 об/хв. Двошвидкісні двигуни мають шість, тришвидкісні - дев'ять і чотиришвидкісні - 12 висновків до перемикача полюсів.

Слід зазначити, що існують схеми двошвидкісних двигунів, які за однієї обмотці дозволяють отримати швидкості обертання, відношення яких не дорівнює 1:2. Такі електродвигуни забезпечують синхронні швидкості обертання 750/3000, 1000/1500, 1000/3000 об/хв.

Шляхом використання спеціальних схем однієї обмотки можна отримати також три та чотири різних числа пар полюсів. Такі багатошвидкісні однообмотувальні електродвигуни відрізняються значно меншими габаритними розмірами, ніж двообмотувальні двигуни з тими ж параметрами, що дуже важливо для верстатобудування.

Крім того, у однообмотувальних електродвигунів дещо вища і менша трудомісткість виготовлення. Недоліком однообмотувальних багатошвидкісних електродвигунів є наявність більшої кількості проводів, що вводяться до перемикача.

Складність перемикача визначається, проте, й не так числом виведених назовні проводів, скільки числом одночасно здійснюваних перемикань. У зв'язку з цим були розроблені схеми, що дозволяють за наявності однієї обмотки отримати три і чотири швидкості за відносно простих перемикачів.

Мал. 2. Схеми перемикання полюсів асинхронного двигуна.

Такі електродвигуни випускаються верстатобудівною промисловістю при синхронних швидкостях 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/100.

Обертальний момент асинхронного двигуна може бути виражений відомою формулою

де Iг - струм у ланцюзі ротора; Ф – магнітний потік двигуна; φ2- кут зсуву фаз між векторами струму та е. д. с. ротора.

Мал. 3. Трифазний багатошвидкісний електродвигун із короткозамкненим ротором.

Розглянемо цю формулу стосовно питань регулювання швидкості асинхронного двигуна.

Найбільша тривало допустима сила струму в роторі визначається допустимим нагріванням і, отже, є постійною величиною. Якщо регулювання швидкості ведеться з постійним магнітним потоком, то при всіх швидкостях двигуна найбільший допустимий момент буде також величиною постійної. Таке регулювання швидкості називається регулюванням із постійним моментом.

Регулювання швидкості зміною опору ланцюга ротора є регулюванням з постійним гранично допустимим моментом, оскільки магнітний потік машини при регулюванні не змінюється.

Гранично допустима корисна потужність на валу електродвигуна при меншій швидкості обертання (і, отже, більшій кількості полюсів) визначається виразом

де Iф1 - фазовий струм, гранично допустимий за умовами нагріву; Uф1 - фазова напруга статора при більшій кількості полюсів.

Гранично допустима корисна потужність на валу електродвигуна при більшій швидкості обертання (і меншому числі полюсів), де Iф2 - фазовий струм, гранично допустимий за умовами нагрівання при другій схемі включення статора; Uф2-фазова напруга в цьому випадку.

При переході від з'єднання трикутником до з'єднання зіркою фазова напруга зменшується у 2 рази. Таким чином, при перемиканні зі схеми а на схему б (рис. 2) отримаємо відношення потужностей

Приймаючи приблизно

отримаємо

Інакше висловлюючись, потужність меншої швидкості становить 0,86 потужності більшої швидкості обертання ротора. Маючи на увазі відносно невелика зміна максимальної тривало допустимої потужності на обох швидкостях, таке регулювання умовно називають регулюванням при незмінній потужності.

Якщо при послідовному з'єднанні половин кожної фази скористатися з'єднанням зіркою, а потім переключити на з'єднання паралельною зіркою (рис. 2, б), то отримаємо

Або

Таким чином, у цьому випадку має місце регулювання швидкості з постійним моментом. У металорізальних верстатів приводи головного руху вимагають регулювання швидкості з постійною потужністю, а приводи подач - регулювання швидкості з постійним моментом.

Наведені вище викладки співвідношення потужностей при найвищій і нижчій швидкостях мають наближений характер. Не була, наприклад, врахована можливість підвищення навантаження на високих швидкостях внаслідок більш інтенсивного охолодження обмоток; прийнята рівність також дуже приблизно. Так, для двигуна 4А маємо

В результаті співвідношення потужностей цього двигуна P1/P2 = 0,71. Такі ж співвідношення мають місце і для інших двошвидкісних двигунів.

Нові багатошвидкісні однообмотувальні електродвигуни в залежності від схеми перемикання допускають регулювання швидкості з постійною потужністю і з постійним моментом.

Невелика кількість ступенів регулювання, яка може бути отримана у асинхронних двигунів з перемиканням полюсів, зазвичай дозволяє використовувати такі двигуни на верстатах тільки за наявності спеціально сконструйованих коробок швидкостей.

Довгий час у промисловості використовувалися нерегульовані електроприводи на базі АТ, проте, останнім часом виникла потреба врегулюванні швидкості асинхронних двигунів.

Частота обертання ротора дорівнює

При цьому, синхронна частота обертання залежить від частоти напруги та кількості пар полюсів.

Виходячи з цього, можна зробити висновок, що регулювати швидкість АТ можна за допомогою зміни ковзання, частоти та числа пар полюсів.

Розглянемо основні методи регулювання.

Регулювання швидкості за допомогою зміни активного опору ланцюга ротора

Цей спосіб регулювання швидкості застосуємо вдвигунах з фазним ротором. При цьому ланцюг обмотки ротора включається реостат, яким можна плавно збільшувати опір. Зі збільшенням опору, ковзання двигуна зростає, а швидкість падає. Таким чином забезпечується регулювання швидкості вниз від природної характеристики.

Недоліком даного способу є його неекономічність, так як при збільшенні ковзання, втрати в ланцюзі ротора зростають, отже, ККД двигуна падає. Плюс до цього, механічна характеристика двигуна стає пологішою і м'якшою, через що невелика зміна моменту навантаження на валу, викликає велику зміну частоти обертання.

Регулювання швидкості даним способом неефективне, але, незважаючи на це, застосовується в двигунах з фазним ротором.

Регулювання швидкості двигуна за допомогою зміни напруги живлення

Даний спосіб регулювання можна здійснити, якщо включити в ланцюг автотрансформатор, перед статором, після проводів живлення. При цьому, якщо знижувати напругу на виході автотрансформатора, двигун працюватиме на зниженій напрузі. Це призведе до зниження частоти обертання двигуна, при постійному моменті навантаження, а також зниження перевантажувальної здатності двигуна. Це пов'язано з тим, що при зменшенні напруги живлення максимальний момент двигуна зменшується у квадрат разів. Крім того, цей момент зменшується швидше, ніж струм у ланцюзі ротора, а значить, ростуть і втрати, з наступним нагріванням двигуна.

Спосіб регулювання зміною напруги, можливий тільки вниз від природної характеристики, так як збільшувати напругу вище номінальної не можна, тому що це може призвести до великих втрат у двигуні, перегріву та виходу його з ладу.

Крім автотрансформатора можна використовувати тиристорний регулятор напруги.

Регулювання швидкості за допомогою зміни частоти живлення

При цьому способі регулювання до двигуна підключається перетворювач частоти (ПЧ). Найчастіше це тиристорний перетворювач частоти. Регулювання швидкості здійснюється зміною частоти напруги f, оскільки вона у разі впливає на синхронну швидкість обертання двигуна.

При зниженні частоти напруги, перевантажувальна здатність двигуна падатиме, щоб цього не допустити, потрібно підвищити величину напруги U 1 . Значення яке потрібно підвищити, залежить від цього який привід. Якщо регулювання здійснюється з постійним моментом навантаження на валу, то напругу потрібно змінювати пропорційно до зміни частоти (при зниженні швидкості). При збільшенні швидкості цього робити не слід, напруга повинна залишатися на номінальному значенні, інакше це може завдати шкоди двигуну.

Якщо регулювання швидкості проводиться з постійною потужністю двигуна (наприклад, металорізальних верстатах), то зміна напруги U 1 необхідно проводити пропорційно квадратному кореню зміни частоти f 1 .

При регулюванні установок з вентиляторною характеристикою необхідно змінювати напругу U 1 , що підводиться , пропорційно квадрату зміни частоти f 1 .

Регулювання за допомогою зміни частоти є найбільш прийнятним варіантом для асинхронних двигунів, так як при ньому забезпечується регулювання швидкості в широкому діапазоні, без значних втрат і зниження перевантажувальних здібностей двигуна.

Регулювання швидкості АТ зміною числа пар полюсів

Такий спосіб регулювання можливий тільки в багатошвидкісних асинхронних двигунах з короткозамкненим ротором, так як кількість полюсів цього ротора завжди дорівнює кількості полюсів статора.

Відповідно до формули, яка розглядалася вище, швидкість двигуна можна регулювати зміною числа пар полюсів. Причому, зміна швидкості відбувається ступінчасто, оскільки кількість полюсів набувають лише певних значень – 1,2,3,4,5.

Зміна кількості полюсів досягається перемиканням котушкових груп статорної обмотки. При цьому котушки з'єднуються різними схемами з'єднання, наприклад, "зірка - зірка" або "зірка - подвійна зірка". Перша схема з'єднання дає зміну кількості полюсів у співвідношенні 2:1. При цьому забезпечується постійна потужність двигуна під час перемикання. Друга схема змінює кількість полюсів у такому ж співвідношенні, але забезпечує постійний момент двигуна.

Застосування цього способу регулювання виправдане збереженням ККД та коефіцієнта потужності при перемиканні. Мінусом же є складніша і збільшена конструкція двигуна, а також збільшення його вартості.

Капітальний ремонт токарного верстата у процесі. Головний двигун - двошвидкісний

У ті часи, коли перетворювачі частоти для асинхронних двигунів були розкішшю (понад 20 років тому), у промисловому устаткуванні у разі потреби застосовувалися двигуни постійного струму, в яких була можливість регулювати частоту обертів.

Спосіб цей був громіздкий, і поряд з ним використовувався ще один, простіше - застосовувалися двошвидкісні двигуни, в яких обмотки підключаються і перемикаються певним чином за схемою Даландера, що дозволяє змінювати швидкість обертання.

Двигуни постійного струму зі зміною швидкості та керуванням від електронного блоку використовуються у дорогому промисловому обладнанні. А ось двошвидкісні двигуни зустрічаються у верстатах виробництва СРСР 1980-х років середньої цінової категорії. І щодо підключення особисто у мене виникали проблеми, у зв'язку з плутаниною та нестачею інформації.

Останні приклади - токарний верстат спец. виконання, тартак. Подробиці будуть нижчими.

Виконання обмоток нагадує з'єднання "трикутником", у зв'язку з цим перемикання може бути асоційоване з "зіркою-трикутником". І це збиває з пантелику.

Схема "Зірка - Трикутник" використовується для легкого пуску двигунів (при цьому швидкість в обох режимах однакова!), А двошвидкісні двигуни з перемиканням обмоток - для перемикання робочих швидкостей.

Існують двигуни не тільки з двома, але і з великою кількістю швидкостей. Але я говоритиму про те, що особисто підключав і тримав у руках:

Поменше теорії, більше практики. І як завжди, від простого до складного.

Двошвидкісний асинхронний електродвигун

Обмотки двошвидкісного двигуна виглядають таким чином:

Схема двошвидкісного двигуна

При підключенні висновків U1, V1, W1 такого двигуна до трифазної напруги він буде включений в трикутник на знижену швидкість.

А якщо висновки U1, V1, W1 замкнути між собою, а живлення подати на висновки U2, V2, W2, то вийдуть дві «зірки» (YY), і швидкість буде вдвічі вищою.

Що буде, якщо обмотки вершин трикутника U1, V1, W1 та середин сторін U2, V2, W2 поміняти місцями? Я думаю, нічого не зміниться, тут справа лише у назвах. Хоча я не пробував. Хто знає – напишіть у коментарях до статті.

Схеми включення

Хто трохи не в курсі, як підключаються до трифазної мережі асинхронні електродвигуни — рекомендую ознайомитися з моєю статтею Підключення двигуна через магнітний контактор. Я припускаю, що читач знає, як включається електродвигун, навіщо і який потрібний захист двигуна, тому в цій статті ці питання опускаю.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || ).push(());

Теоретично все просто, але в практиці доводиться поламати голову.

Очевидно, що включення обмоток можна реалізувати двома шляхами через перемикач і через контактори.

Перемикання швидкостей за допомогою перемикача

Розглянемо спочатку схему простіше через перемикач типу ПКП-25-2. Тим більше, що тільки такі принципові схеми мені зустрічалися.

Перемикач повинен мати три положення, одне з яких (середнє) відповідає вимкненому двигуну. Для визначення перемикача - трохи пізніше.

Підключення двошвидкісного двигуна. Схема на перемикачі ВКП.

Хрестиками на пунктирах положення перемикача SA1 відзначені замкнені стани контактів. Тобто, у положенні 1харчування від L1, L2, L3 подається на трикутник (висновки U1, V1, W1). Висновки U2, V2, W2 залишаються не підключеними. Двигун обертається на першій зниженій швидкості.

При перемиканні SA1 у положення 2висновки U1, V1, W1 замикаються друг з одним, а живлення подається на U2, V2, W2.

Перемикання швидкостей за допомогою контакторів

При запуску за допомогою контакторів схема виглядатиме аналогічно:

Схема увімкнення двигуна на різних швидкостях на контакторах

Тут першу швидкість двигун включає контактор КМ1, на другу — КМ2. Очевидно, що фізично КМ2 повинен складатися з двох контакторів, оскільки необхідно замикання одразу п'яти силових контактів.

Практична реалізація

Насправді мені траплялися лише схеми на перемикачах ПКП-25-2. Це універсальне диво радянської комутації, яке може мати мільйон можливих поєднань контактів. Усередині є кулачок (їх теж кілька варіантів формою), який можна переставляти.

Це реальна головоломка та ребус, що вимагає високої концентрації свідомості. Добре, що кожен контакт проглядається в невелику щілинку, і можна подивитися, коли він замкнутий або розімкнений. Крім того, через ці прорізи у корпусі можна чистити контакти.

Кількість положень може бути кілька, їх кількість обмежується упорами, показаними на фото:

Перемикач пакетний ПКП-25-2

Перемикач ПКП 25. Головоломка на аматора.

Перемикач пакетний ПКП-25-2 - контакти

Практичне застосування

Як я вже казав, такі двигуни мені зустрічалися у радянських верстатах, які я відновлював.

А саме – циркулярний деревообробний верстат ЦА-2А-1, там використовується двошвидкісний асинхронний двигун 4АМ100L8/4У3. Його основні параметри – перша швидкість (трикутник) 700 об/хв, струм 5,0А, потужність 1,4 кВт, зірки – 1410 об/хв, струм 5,0 А, потужність 2,4 кВт.

Мене просили зробити кілька швидкостей, для різної деревини та для різної гостроти циркулярної пили. Але, на жаль, без перетворювача частоти тут не обійтися.

Інший дідок — токарний верстат спец.виконання УТ16П, там стоїть двигун 720/1440 об/хв, 8,9/11 А, 3,2/5,3 кВт:

Шильдик двошвидкісного електродвигуна 11 кВт токарного верстата

Перемикання також перемикачем, а схема верстата виглядає так:

схема електрична токарного верстата

У цій схемі є помилка саме за темою статті. По-перше, перемикання швидкостей здійснюється не реле Р2, а вимикачем В2. А друге (і головне) схема перемикання абсолютно не відповідає реальності. І вона мене збила з пантелику, я намагався підключити по ній. Поки що не створив таку схему:

Реальна схема увімкнення двошвидкісного двигуна токарного верстата УТ16П

Додатково зовнішній вигляд і розташування елементів електросхеми.

схема токарного верстата - зовнішній вигляд

схема електрична токарного верстата - розташування елементів

На цьому все.

Друзі! Кому трапляються такі верстати та двигуна, пишіть, ділитесь досвідом, ставте питання, буду радий!

Ротор турбінного компресора

Як відомо, трифазні асинхронні електричні двигуни, що мають короткозамкнений ротор, підключаються за схемою зірка або трикутник в залежності від лінійної напруги, на яку розрахована кожна обмотка.

При запуску особливо потужних ел. двигунів, підключених за схемою трикутника, спостерігаються підвищені пускові струми, які у перевантажених мережах створюють тимчасове падіння напруги нижче за допустиму межу.

Це явище обумовлено конструктивними особливостями асинхронних ел. двигунів, у яких потужний ротор має досить велику інерційність, і при його розкручуванні двигун працює в режимі навантаження. Пуск електродвигуна ускладнюється, якщо на валу знаходиться навантаження з великою масою – ротори турбінних компресорів, відцентрових насосів чи механізми різних верстатів.

Спосіб зменшення пускових струмів електродвигуна

Щоб зменшити струмові навантаження та падіння напруги в мережі, застосовують особливий спосіб підключення трифазного ел. двигуна, при якому відбувається перемикання із зірки на трикутник у міру набору обертів.

Підключення обмоток двигуна: зіркою (ліворуч) та трикутником (праворуч)

При підключенні з'єднаних зіркою обмоток двигуна, розрахованого на підключення трикутником трифазну мережу, напруга, приведена до кожної обмотці на 70% менше від номіналу. Відповідно струм при пуску ел. двигуна буде меншим, але слід пам'ятати, що стартовий момент обертання також буде меншим.

Тому перемикання режимів зірка-трикутник не можна застосовувати для електродвигунів, що спочатку мають на валу неінерційне навантаження, таку як вага вантажу лебідки або опір поршневого компресора.

Неприпустиме перемикання режимів у електродвигуна, що стоїть на поршневому компресорі.

Для роботи у складі таких агрегатів, що мають велике навантаження в момент пуску, застосовують спеціальні трифазні ел. двигуни з фазним ротором, у яких пускові струми регулюються за допомогою реостатів.

Перемикання зірка трикутник можна застосовувати тільки для електродвигунів, що мають на валу вільно навантаження, що обертається – вентилятори, відцентрові насоси, вали верстатів, центрифуг та іншого подібного обладнання.

Відцентровий насос з асинхронним електродвигуном

Реалізація зміни режимів підключення обмоток двигуна

Очевидно, що для здійснення пуску трифазного електромотора в режимі зірки з наступним перемиканням на з'єднання обмоток трикутником, необхідно застосування кількох трифазних контакторів у пускачі.

Набір контакторів у пускачі для перемикання зірка-трикутник

При цьому потрібно забезпечувати блокування одномоментного спрацьовування даних контакторів, а також повинна бути забезпечена короткочасна затримка перемикання, щоб з'єднання зіркою гарантовано відключилося, перш ніж увімкнеться трикутник, інакше відбудеться трифазне коротке замикання.

Тому реле часу (РВ), яке використовується у схемі для встановлення інтервалу перемикання, також має забезпечувати затримку 50-100 мс, щоб не відбувалося короткого замикання.

Способи здійснення затримки перемикання

Діаграма часу перемикання режимів

Існує кілька принципів здійснення затримки за допомогою:

Ручний перемикач режимів

Класична схема

Дана система досить проста, невибаглива і надійна, але має суттєвий недолік, який буде описаний нижче і вимагає застосування громіздкого та морально застарілого часу.

Дане РВ забезпечує затримку відключення через намагнічений сердечник, на розмагнічування якого потрібно деякий час.

Електромагнітне реле часу затримки

Необхідно подумки пройтися ланцюгами проходження струму, щоб зрозуміти роботу даної схеми.

Класична схема перемикання режимів з реле струму та часу

Після включення трифазного автоматичного вимикача АВ пускач готовий до роботи. Через нормально замкнуті контакти кнопки «Стоп», і контакт кнопки «Пуск», що замикається оператором, струм протікає через котушку контактора КМ. Силові контакти КМ утримуються у включеному стані «самопідхоплення» завдяки контакту БКМ.

На фрагменті наведеної вище схеми червоною стрілкою вказано шунтуючий контакт

Реле КМ необхідне забезпечення можливості відключення двигуна кнопкою «Стоп». Імпульс від кнопки "Пуск" також проходить через нормально замкнуті БКМ1 і РВ, запускаючи контактор КМ2, основні контакти якого забезпечують подачу напруги на з'єднання обмоток за типом зірка - здійснюється розкручування ротора.

Оскільки в момент пуску КМ2 контакт БКМ2 розмикається, то КМ1, що забезпечує включення з'єднання трикутником обмоток, ніяк не може спрацювати.

Контактори, що забезпечують підключення зіркою (КМ2) та трикутником (КМ1)

Пускові струмові навантаження ел. двигуна змушують практично миттєво спрацювати РТ, включене до ланцюга трансформаторів струму ТТ1, ТТ2. У цьому ланцюг управління котушкою КМ2 шунтується контактом РТ, блокуючи роботу РВ.

Поруч із запуском КМ2 з допомогою його додаткового нормально розімкнутого контакту БКМ2 запускається реле часу, контакти якого перемикаються, але спрацьовування КМ1 немає, оскільки БКМ2 в ланцюзі котушки КМ1 розімкнуть.

Увімкнення реле часу – зелена стрілка, перемикаючі контакти – червоні стрілки

У міру набору оборотів пускові струми зменшуються і контакт РТ ланцюга управління КМ2 розмикається. Одночасно з відключенням силових контактів, що забезпечують живлення з'єднання обмоток зіркою, відбувається замикання БКМ2 в ланцюзі управління КМ1 і розмикання БКМ2 в ланцюзі живлення РВ.

Але, оскільки РВ відключається із запізненням, цього часу достатньо, щоб його нормально розімкнений контакт у ланцюгу КМ1 залишався замкнутим, завдяки чому відбувається самопідхоплення КМ1, що підключає з'єднання трикутником обмоток.

Нормально розімкнений контакт самопідхоплення КМ1

Нестача класичної схеми

Якщо через неправильний розрахунок навантаження на валу він не зможе набрати обертів, то і реле струму в цьому випадку не дозволить схемі переключитися в режим трикутника. Тривала експлуатація ел. асинхронного двигуна в такому режимі стартового навантаження вкрай небажана, обмотки перегріватимуться.

Перегріті обмотки двигуна

Тому для запобігання наслідкам непередбаченого збільшення навантаження при пуску трифазного ел. двигуна (зношений підшипник або потрапляння сторонніх предметів у вентилятор, забруднення крильчатки насоса), слід також підключити теплове реле до ланцюга живлення ел. двигуна після контактора КМ (на схемі не вказано) та встановити датчик температури на кожух.

Зовнішній вигляд та основні вузли теплового реле

Якщо використовується таймер (сучасне РВ) для перемикання режимів, що відбувається у встановленому інтервалі часу, то при включенні обмоток двигуна трикутником відбувається набір номінальних оборотів, за умови, що навантаження на валу відповідає технічним умовам роботи електромотора.

Перемикання режимів за допомогою сучасного реле часу CRM-2T

Робота самого таймера досить проста - спочатку здійснюється включення контактора зірки, а після закінчення регульованого часу відбувається відключення даного контактора, і з деякою також регульованою затримкою здійснюється включення контактора трикутника.

Правильні технічні умови використання перемикання з'єднань обмоток.

При запуску будь-якого трифазного ел. двигуна має дотримуватися найважливіша умова - момент опору навантаження завжди повинен бути меншим ніж стартовий момент обертання, інакше електромотор просто не запуститься, а його обмотки перегріються і перегорять, навіть якщо використовується стартовий режим зірки, при якому напруга нижча за номінальну.

Навіть якщо на валу навантаження, що вільно обертається, стартового моменту при підключенні зіркою може не вистачити і ел. двигун не набере обертів, при яких має здійснюватися перемикання в режим трикутника, так як опір середовища, в якому обертаються механізми агрегатів (лопаті вентилятора або крильчатка наносу) буде збільшуватися в міру набору швидкості обертання.

У такому випадку, якщо зі схеми виключено струмове реле, і перемикання режимів здійснюється за уставкою таймера, то в момент переходу на трикутник будуть спостерігатися ті ж кидки струму майже такої ж тривалості, як і при пуску з нерухомого стану ротора.

Порівняльні характеристики прямого та перехідного запусків двигуна з навантаженням на валу

Очевидно, що таке підключення зірка-трикутник не дасть жодних позитивних результатів за неправильно розрахованого стартового моменту. Але в момент відключення контактора, що забезпечує підключення зіркою, при недостатніх обертах двигуна, внаслідок самоіндукції спостерігатиметься кидок підвищеної напруги в мережу, яка може пошкодити інше обладнання.

Тому, використовуючи перемикання зірка-трикутник, необхідно переконатися у доцільності такого підключення трифазного асинхронного ел. двигуна і перевірити ще разрахунки по навантаженню.

Майже всі верстати як електропривод оснащуються асинхронними двигунами. У них проста конструкція та не висока вартість. У зв'язку з цим важливим є регулювання швидкості асинхронного двигуна. Однак у стандартній схемі включення керувати його оборотами можна лише з допомогою механічних передавальних систем (редуктори, шківи), що завжди зручно. Електричне керування оборотами ротора має більше переваг, хоча воно й ускладнює схему підключення асинхронного двигуна.

Для деяких вузлів автоматичного обладнання підходить саме електричне регулювання швидкості обертання асинхронного вала електродвигуна. Тільки так можна досягти плавного і точного налаштування робочих режимів. Існує кілька способів керування частотою обертання шляхом маніпуляцій із частотою, напругою та формою струму. Усі вони показані на схемі.

З представлених малюнку способів, найпоширенішими регулювання швидкості обертання ротора є зміна наступних параметрів:

· Напруги подається на статор,

· Допоміжного опору ланцюга ротора,

· Числа пар полюсів,

· Частоти робочого струму.

Останні два способи дозволяють змінювати швидкість обертання без значного зниження ККД та втрати потужності, інші способи регулювання сприяють зниженню ККД пропорційно величині ковзання. Але й ті й інші мають свої переваги й недоліки. Оскільки найчастіше на виробництві застосовуються асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором, всі подальші обговорення стосуватимуться саме цього типу електродвигунів.

Для частотного регулюваннязастосовують переважно напівпровідникові перетворювачі. Їх принцип дії заснований на особливості роботи асинхронного двигуна, де частота обертання магнітного поля статора залежить від частоти напруги мережі живлення. Швидкість обертання поля статора визначається за такою формулою:

n1 = 60f/p, де n1 - частота обертання поля (об/хв), f-частота мережі живлення (Гц), p-число пар полюсів статора, 60 - коефіцієнт перерахунку мірності.

Для ефективної роботи асинхронного електродвигуна без втрат потрібно разом з частотою змінювати і напругу, що подається. Напруга повинна змінюватись в залежності від моменту навантаження. Якщо навантаження постійне, то напруга змінюється пропорційно до частоти.

Сучасні частотні регулятори дозволяють зменшувати та збільшувати оберти у широкому діапазоні. Це забезпечило їх широке застосування в обладнанні з керованою протяжкою, наприклад, багатоконтактних верстатах зварної сітки. Вони швидкість обертання асинхронного двигуна, що приводить в рух намотувальний вал, регулюється напівпровідниковим перетворювачем. Таке регулювання дозволяє оператору, що стежить за правильністю виконання технологічних операцій, поступово прискорюватися або сповільнюватися в міру налаштування верстата.

Зупинимося принципі роботи перетворювача частоти докладніше. У його основі лежить принцип подвійного перетворення. Складається регулятор з випрямляча, імпульсного інвертора та системи керування. У випрямлячі синусоїдальна напруга перетворюється на постійну і подається на інвертор. У складі силового трифазного імпульсного інвертора є шість транзисторних перемикачів. Через ці автоматичні ключі постійна напруга подається на обмотки статора так, що в потрібний момент відповідні обмотки надходить то прямий, то зворотний струм зі зсувом фаз 120°. Таким чином, постійна напруга трансформується в змінну трифазну напругу потрібної амплітуди та частоти.

Необхідні параметри задаються через модуль керування. Автоматичне регулювання роботи ключів здійснюється за принципом широтно-імпульсної модуляції. Як силові перемикачі використовуються потужні IGBT-транзистори. Вони, порівняно з тиристорами, мають високу частоту перемикання і видають майже синусоїдальний струм із мінімальними спотвореннями. Незважаючи на практичність таких пристроїв, їхня вартість для двигунів середньої та високої потужності залишається дуже високою.

Регулювання швидкості обертання асинхронного двигуна методом зміни числа пар полюсівтакож відноситься до найбільш поширених методів керування електродвигунів із короткозамкненим ротором. Такі двигуни називаються багатошвидкісними. Є два способи здійснення цього методу:

· Укладання відразу декількох обмоток з різними числами пар полюсів у загальні пази статора,

· Застосування спеціальної намотування з можливістю перемикання існуючих обмоток під необхідну кількість пар полюсів.

У першому випадку, щоб укласти в пази додаткові обмотки, потрібно зменшити перетин дроту, а це призводить до зменшення номінальної потужності електродвигуна. У другому випадку має місце ускладнення комутаційної апаратури, особливо для трьох і більше швидкостей, а також погіршуються енергетичні характеристики. Докладніше цей та інші способи регулювання швидкості асинхронного двигуна описані в архівному файлі, який можна завантажити внизу сторінки.

Зазвичай багатошвидкісні двигуни випускаються на 2, 3 або 4 швидкості обертання, причому 2-х швидкісні двигуни випускаються з однією обмоткою на статорі та з перемиканням числа пар полюсів щодо 2: 1 = р2: pt , 3-х швидкісні двигуни - з двома обмотками на статорі, у тому числі одна виконується з перемиканням 2: 1 = Рг: Pi , 4-х швидкісні двигуни - з двома обмотками на статорі, кожна з яких виконується з перемиканням числа пар полюсів щодо 2:1. Багатошвидкісними електродвигунами оснащуються різні верстати, вантажні та пасажирські ліфти, вони використовуються для приводів вентиляторів, насосів тощо.

3.Схема нереверсивного керування пуском трифазного асинхронного двигуна з фазним ротором.

http://www.ngpedia.ru/pngs/016/0166rYE3L7C0J713C9B4.png\

3) три реле часу /РВ, 2PS та ЗРВ маятникового типу, механічно зчленовані відповідно з контакторами К, /У та 2У;
4) кнопки «стоп» та «пуск».
У вихідному положенні, коли двигун відключений, всі контактори вимкнені і в ланцюг кожної фази ротора включено сумарний опір гр + rp2 + грз всіх трьох ступенів пускового реостату. При натисканні кнопки «пуск» замикається ланцюг котушки контактора, контактор спрацьовує і починається перший етап пуску двигуна при повному опорі в ланцюгу ротора. Контактор До, спрацьовуючи, приводить у дію механічно зчленоване з ним реле часу IP В. Через /) секунд це реле замкне свій контакт в ланцюзі, що включає котушки контактора /У.
Контактор 1У спрацьовує, і ланцюги ротора двигуна залишаться включеними опору гр2 + г„3 двох ступенів реостата. Цим починається другий етап запуску двигуна. Контактор /У приведе в дію зчленоване з ним реле 2РВ, яке через 12 секунд замкне свій контакт у ланцюзі котушки контактора 2У. Контактор 2У спрацює та вимкне другий ступінь реостату. У ланцюзі ротора залишиться включеним тільки опір грз- Контактор 2У приведе в дію реле ЗРВ і через ta секунд замкнеться ланцюг котушки контактора ЗУ. Останній спрацює і замкне обмотки ротора двигуна коротко, ніж і буде завершено процес пуску двигуна.
При відключенні двигуна треба натиснути кнопку стоп. При цьому втратять живлення котушки контакторів К/У, 2У і ЗУ. Контактори відключаться і вся схема повернеться у вихідне положення.
Вище було розглянуто щодо прості схеми керування асинхронними двигунами. На практиці застосовуються також складніші схеми, що дозволяють керувати процесом пуску, гальмування, регулювання та стабілізації швидкості електроприводів з двигунами постійного та змінного струму.
Мал. 18 8. Схема керування пуском нереверсивного асинхронного двигуна з фазним ротором

4. Внутрішні РУ

Розподільний пристрій(РУ) - електроустановка, що служить для прийому та розподілу електричної енергії одного класу напруги.

Розподільний пристрій містить набір комутаційних апаратів, допоміжні пристрої РЗіА та засоби обліку та вимірювання