Запуск электродвигателя звезда треугольник: Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Главная » Двигатели

Двигатели

Просмотров 6.3k. Опубликовано 11.06.2018 Обновлено 15.06.2018

Пуск короткозамкнутого электродвигателя с переключением со звезды в треугольник применяют для снижения пускового тока. Пусковой ток при запуске может превышать рабочий ток электродвигателя в 5-7 раз. У двигателей большой мощности пусковой ток бывает настолько велик, что может вызвать перегорание различных предохранителей, отключение автоматического выключателя и привести к значительному снижению напряжения. Уменьшение напряжения снижает накал ламп, уменьшает вращающий момент электродвигателей, может вызвать отключение контакторов и магнитных пускателей. Поэтому многие стремятся уменьшить пусковой ток. Это достигается несколькими способами, но все они в итоге сводятся к понижению напряжения в цепи статора электродвигателя на период пуска . Для этого в цепь статора на период пуска вводят реостат, дроссель, автотрансформатор, либо переключают обмотку со звезды в треугольник.

Действительно, перед пуском и в первый период пуска обмотки соединены в звезду, поэтому к каждой из них подводится напряжение, в 1,73 раза меньшее номинального, и, следовательно, ток будет значительно меньше, чем при включении обмоток на полное напряжение сети. В процессе пуска электродвигатель увеличивает частоту вращения и ток снижается. После этого обмотки переключают в треугольник.

Содержание

1. Схема управления
2. Схема питания
3. Предупреждения
4. Переключение с треугольника в звезду

Содержание

Схема управления

Подключение оперативного напряжения, через контакт реле времени К1 и контакт К2, в цепи катушки контактора К3. Включение контактора К3, размыкает контакт К3 в цепи катушки контактора К2 (блокировка ошибочного включения), замыкается контакт К3, в цепи катушки контактора К1 совмещенного с пневматическим реле времени.

Включение контактора К1, замыкает контакт К1 в цепи катушки контактора К1 (самоподпитка), одновременно включается пневматическое реле времени, которое размыкает через определенное время свой контакт К1 в цепи катушки контактора К3, а также замыкает свой контакт К1 в цепи катушки контактора К2. Отключение контактора К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки контактора К2. Включение контактора К2, размыкает контакт К2 в цепи катушки контактора К3 (блокировка ошибочного включения).

Схема питания

На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3 с помощью его контактов К3, происходит замыкание, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2 между собой обмотки двигателя соединены звездой.

Через некоторое время срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2 и происходит подача напряжение на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом электродвигатель включается по схеме треугольник.

Предупреждения

1. Переключение со звезды в треугольник допустимо лишь для двигателей с легким режимом пуска, так как при соединении в звезду пусковой момент примерно вдвое меньше момента, который был бы при прямом пуске. Значит, этот способ снижения пускового тока не всегда пригоден, и если нужно снизить пусковой ток и одновременно добиться большого пускового момента, то берут электродвигатель с фазным ротором, а в цепь ротора вводят пусковой реостат.
2. Переключать со звезды в треугольник можно только те электродвигатели, которые предназначены для работы при соединении в треугольник, т. е. имеющие обмотки, рассчитанные на линейное напряжение сети.

Переключение с треугольника в звезду

Известно, что недогруженные электродвигатели работают с очень низким коэффициентом мощности cos§. Поэтому рекомендуется недогруженные электродвигатели заменять менее мощными. Если, однако, выполнить замену нельзя, а запас мощности велик, то не исключено повышение cos? переключением с треугольника в звезду. Нужно при этом измерить ток в цепи статора и убедиться в том, что он при соединении в звезду не превышает при нагрузке номинального тока, в противном случае электродвигатель перегреется.

Пуск асинхронного двигателя переключением со звезды на треугольник

Асинхронный двигатель

Кроме реостатного и прямого способов пуска асинхронных двигателей существует другой распространенный способ – переключением со звезды на треугольник.

Способ переключения со звезды на треугольник используется в двигателях, которые рассчитаны на работу при соединении обмоток треугольником. Этот способ осуществляется в три этапа. В начале, двигатель запускают при соединении обмоток звездой, на этом этапе двигатель разгоняется. Затем переключают на рабочую схему соединения треугольник, причем при при переключении нужно учитывать пару нюансов. Во-первых, нужно правильно рассчитать время переключения, потому что если слишком рано замкнуть контакты, то не успеет погаснуть электрическая дуга, а также может возникнуть короткое замыкание. Если переключение будет слишком долгим, то это может привести к потери скорости двигателя, а в следствии к увеличению броска тока. В общем, нужно четко скорректировать время переключения. На третьем этапе, когда обмотка статора уже соединена треугольником, двигатель переходит в установившийся режим работы.

Смысл этого способа в том что, при соединении обмоток статора звездой, фазное напряжение в них понижается в 1,73 раз. В такое же количество раз уменьшается и фазный ток, который протекает в обмотках статора. При соединении обмоток статора треугольником фазное напряжение равно линейному, а фазный ток в 1,73 раза меньше линейного.

Получается, что соединяя обмотки звездой, мы уменьшаем линейный ток в 3 раза.

Чтобы не запутаться в цифрах, давайте рассмотрим пример.

Допустим, рабочей схемой обмотки асинхронного двигателя является треугольник, а линейное напряжение питающей сети 380 В. Сопротивление обмотки статора Z=20 Ом. Подключив обмотки в момент пуска звездой, уменьшим напряжение и ток в фазах.

Ток в фазах равен линейному току и равен

После разгона двигателя, переключаем со звезды на треугольник и получаем уже другие значения напряжений и токов.

 

Как видите линейный ток при соединении треугольником больше в 3 раза линейного тока при соединении звездой.

Данный способ запуска асинхронного двигателя применяется в тех случаях, когда присутствует небольшая нагрузка, либо когда двигатель работает на холостом ходу. Это связано с тем, что при уменьшении фазного напряжения в 1,73 раза, согласно формуле для пускового момента которая предоставлена ниже, момент уменьшается в три раза, а этого недостаточно, чтобы совершить пуск с нагрузкой на валу.

Где m – количество фаз, U – фазное напряжение обмотки статора,f – частота тока питающей сети, r1,r2,x1,x2-параметры схемы замещения асинхронного двигателя,p – число пар полюсов.

Рекомендуем прочесть статью — торможение асинхронного двигателя.

Просмотров: 42682

Что такое Star Delta Starter? Теория и метод для стартера звезда-треугольник

Пускатель звезда-треугольник является очень распространенным типом пускателя и широко используется по сравнению с другими типами пусковых методов асинхронного двигателя. Звезда-треугольник используется для двигателя с короткозамкнутым ротором, предназначенного для нормальной работы на обмотке статора, соединенной треугольником. Подключение трехфазного асинхронного двигателя пускателем звезда-треугольник показано на рисунке ниже:

Когда переключатель S находится в положении ПУСК , обмотки статора соединяются в звезду, как показано ниже: ПУСК позиция. В результате обмотка статора, которая была соединена звездой, теперь заменена на соединение DELTA . Соединение обмотки статора треугольником показано на рисунке ниже:

Сначала обмотка статора соединяется звездой, а затем треугольником, так что пусковой линейный ток двигателя уменьшается на треть по сравнению с пусковым током. с обмотками, соединенными в треугольник. При пуске асинхронного двигателя, когда обмотки статора соединены звездой, на каждую фазу статора подается напряжение

В _Д /√3 . Здесь V _L — напряжение сети.

Так как развиваемый крутящий момент пропорционален квадрату напряжения, подаваемого на асинхронный двигатель. Пускатель звезда-треугольник снижает пусковой момент до одной трети по сравнению с прямым пуском треугольником.

При пуске асинхронного двигателя обмотки статора соединены в звезду, поэтому напряжение на каждой фазной обмотке равно 1/√3 умноженного на линейного напряжения.

Пусть,

• В _Л — напряжение сети,
• I _styp пусковой ток на фазу при соединении обмоток статора в звезду,
• I _стил — пусковой линейный ток с обмоткой статора в звезду.

При соединении звездой линейный ток равен фазному току. Следовательно,

Если,

• В ₁ — фазное напряжение,
• В _L — напряжение сети,
• I _{st Δ p} — пусковой ток на фазу при прямом включении с обмотками статора, соединенными треугольником,
• I _{st Δ l} пусковой линейный ток при прямом включении с обмотками статора в треугольник,
• I _{sc Δ p} – фазный ток короткого замыкания при прямом включении с обмотками статора в треугольник,
• Z _e10 — эквивалентное полное сопротивление в состоянии покоя на фазу двигателя, называемого статором.

Для соединения треугольником линейный ток равен корню, умноженному на три фазных тока.

Следовательно, Таким образом, при пускателе по схеме «звезда-треугольник» пусковой ток от сети составляет одну треть от тока прямого включения по схеме «треугольник».

Кроме того, Следовательно, при пуске по схеме «звезда-треугольник» пусковой момент снижается до одной трети пускового момента, полученного при прямом переключении по схеме «треугольник». Где,

I _{фл Δ р} – фазный ток полной нагрузки с обмоткой, соединенной треугольником.

Но Следовательно, приведенное выше уравнение (4) дает пусковой момент асинхронного двигателя при пуске по схеме звезда-треугольник.

Пуск двигателя по схеме звезда-треугольник — производительность

К Стивен Макфадьен по 10. 07.2014

Многие вопросы, присланные на сайт, касаются пуска двигателя и в частности звезда-треугольник. Для всех приложений, кроме самых простых, есть смысл провести более подробное исследование. Выполнение исследования программного обеспечения позволяет оценить как электрические характеристики, так и характеристики подключенных механических систем.

В этой заметке на примере показан один из возможных подходов к изучению характеристик схемы запуска двигателя по схеме звезда-треугольник.

Пример

Будет исследован относительно простой пример двигателя мощностью 15 кВт, питаемого непосредственно от источника, с нагрузкой, моделируемой простой инерцией. Будет легче изучить и понять принципы, если модель будет простой.

Технические параметры модели:

• 15 кВт, 380 В, 50 Гц, 1 пара полюсов, двигатель с короткозамкнутым ротором
• Сопротивление статора, R _S = 0,0258 PU и реактивность L _S = 0,0930 PU
• ROTOR RESOSAND, R _R ‘ = 0,0145 PU, R _R ‘ = 0,0145 PU, R _R ‘ = 0,0145 PU и REO _{CIN = 0,0145 = PU и REO. 0,0424 PU (ссылка на статор)}
• Индуктивность магнитизации, L _M = 1,7562 PU
• Статор нулевой индуктивность L _O = 0,930 PU
• .0165 2

Чтобы проиллюстрировать и понять работу пускателя двигателя, моделирование проводится в три этапа:

1. создание модели прямого пуска
2. модификация (1) для моделирования схемы звезда-треугольник -переходной пускатель
3. модификация (2) для модели пускателя с замкнутым переходом звезда-треугольник

Схемы запуска двигателя

При написании поста предполагается, что читатель имеет некоторое представление о схемах запуска двигателя. Если вы не знакомы с этими типами цепей, вы можете обратиться к короткой вводной электронной книге по теме «Запуск и управление двигателем».

Сначала построив модель прямого действия, мы можем убедиться, что выходные данные соответствуют ожиданиям и что модель работает правильно. Выходные данные прямой онлайн-модели также дают нам базовую производительность, с которой можно сравнить результаты запуска по схеме «звезда-треугольник».

Модели для пуска по схеме «звезда-треугольник» охватывают две распространенные реализации: открытый переход и закрытый переход. При открытом переходе происходит разрыв мощности при переключении между звездой и треугольником, тогда как при закрытом переходе используются резисторы для устранения любого разрыва мощности.

Практическая реализация пускателей звезда-треугольник обычно использует реле времени для управления переключением. Примеры модели используют сигналы синхронизации, чтобы имитировать это поведение. Время перехода от запуска к треугольнику часто указывается как время, когда двигатель разогнался до 75–85% своей рабочей скорости. Чтобы исследовать это правило, мы рассмотрим три сценария, в которых переключение происходит на 70 %, 80 % и 90 % от полной скорости.

Примечание: с точки зрения моделирования было бы проще использовать сигналы фактической скорости для управления переключением. Однако использование сигналов синхронизации и их индивидуальная настройка могут упростить следование логике модели.

Моделирование цепей

Модели были разработаны с использованием Simulink, и в посте даны лишь краткие объяснения того, как они работают. Для получения более подробной информации по любому аспекту вы можете посетить веб-сайт Simulink.

Используя модели, мы можем измерять и анализировать многочисленные параметры. Из них для рассмотрения были выбраны три, представляющие наибольший интерес для инженеров (и часто являющиеся предметом рассмотрения в учебниках):

• ток статора
• электрический крутящий момент
• скорость

Прямой пуск

Прямой пуск является простым. Сетевой контактор замыкается для подключения питания непосредственно к двигателю. Обмотки двигателя соединены по схеме треугольник.

Модель схемы прямого пуска

На иллюстрации (щелкните, чтобы увеличить изображение) показана схема, используемая для моделирования поведения прямого пуска от сети. Хотя модель довольно проста, я кратко объясню функцию каждого элемента:

• короткозамкнутая клетка асинхронной машины — моделирует динамическое поведение нашего двигателя (используя преобразование Парка dq0)
• источник трехфазного напряжения подает питание на цепь и сопротивление, R = 0,5 Ом моделирует импеданс источника и путь передачи
• выключатель (сетевой контактор) срабатывает через 0,4 с (задается параметром Ton) для подключения питания к двигателю
• три фазы напрямую подключены к положительному концу обмоток (~1)
• фазы также переставлены в «треугольнике» и подключены к отрицательному концу обмоток (~2)
• подключенная инерция представлена ​​элементом «Инерция»
• датчик «Ток статора» и клеммы (pu) разрешить выполнение измерений и отображение блока осциллографа

 

На приведенном ниже графике показаны результаты запуска моделирования.

Результаты прямого пуска

Результаты показывают, что можно ожидать от пускателя прямого пуска на основе фундаментальной теории. Скорость постепенно увеличивается до полной скорости, а электрический крутящий момент соответствует ожидаемому профилю и увеличивается, а затем падает, когда двигатель достигает скорости. Ток двигателя сначала высокий, а затем падает до нормального рабочего значения, когда двигатель достигает полной скорости.

Примечание: для всех, кто интересуется электрической теорией, более подробная информация приведена в примечании к эквивалентной схеме асинхронного двигателя.

Скорость и крутящий момент представлены в расчете на единицу (о.е.). Для тока наносятся реальные значения, так как они представляют наибольший интерес для любого инженера, реализующего пусковую схему. Кроме того, наносятся как мгновенная, так и среднеквадратичная кривые тока.

Изучив результаты, можно сделать следующие важные выводы:

• время до полной скорости составляет около 2,7 секунды
• ток полной нагрузки примерно 166 А
• пусковой ток примерно 21 А (в 7,9 раз больше рабочего тока)

Синхронизация (двигатель соединен звездой) — on-line модель работает с обмоткой двигателя по схеме звезда. На изображении показано, что это достигается подключением отрицательных обмоток (~2) к земле. Целью этого является получение временных точек для переходов звезда-дельта.

Создание обмотки звездой

Выход (не показан) соответствует сценарию соединения треугольником, но пусковые токи меньше (и, следовательно, крутящий момент), а время разгона больше.

Исследуя график скорости, находим продолжительность (начиная с t =0), при которой двигатель разгонялся до интересующих нас точек переключения.

• 70 % полной скорости за 3,13 секунды
• 80 % полной скорости за 3,36 секунды
• 90% от полной скорости за 3,48 секунды

Открытый переход звезда-треугольник

В пускателе с открытым переходом звезда-треугольник мощность сначала подается на обмотку в конфигурации звезды. После соответствующей временной задержки питание отключается, обмотки перенастраиваются на треугольник и питание снова подключается. Временная задержка между отключением двигателя по схеме «звезда» и повторным подключением по схеме «треугольник» обычно составляет около 40 мс.

Используя результаты прямого онлайн-исследования (обмотка, соединенная звездой), можно описать события синхронизации для нашей 70% схемы звезда-треугольник как:

1. Ton в 0,4 с — питание подключено, контактор «звезда» замкнут, контактор «треугольник» разомкнут
2. Ts в 3,53 с (3,13 + 0,4) — контактор «звезда» разомкнут
3. Td в 3,57 с (3,53 + 0,04) — контакт «треугольник» замкнут 907038 _{8 8 8}

4.  

   Для короткой руки три рассматриваемых сценария можно выразить следующим образом:

   1. 70 % — 0,4, 3,53, 3,57
   2. 80 % — 0,4, 3,76, 3,80
   3. 8,9, 3,9 3,8, 3,8.

    

   Модель открытой схемы перехода звезда-треугольник

   Модель открытой схемы перехода звезда-треугольник очень похожа на модель пускателя прямого пуска. Дополнительными элементами являются:

   • контакт звезда для первоначальной установки обмотки двигателя в пусковую конфигурацию, которая отключается по истечении времени, заданного Ts
   • контактор треугольника для установки обмотки двигателя в конфигурацию треугольника по истечении времени, заданного Td

    

   После запуска моделирования у нас есть следующие графики производительности:

   Результаты открытого перехода звезда-треугольник (70% случаев)

    

   Результаты открытого перехода звезда-треугольник (среднеквадратичное значение тока, 80% случаев)

   случай)

    

   Из кривых видно, что пусковой ток двигателя уменьшился. Уменьшение пускового тока двигателя является основной причиной использования пускателя по схеме звезда-треугольник. Хотя пусковой ток был уменьшен, момент ускорения также уменьшился, в результате чего двигателю требуется больше времени для разгона до полной скорости.

   Пример 70 % показывает значительный всплеск при переключении, приводящий к падению напряжения, которое не лучше, чем при использовании пускателя прямого пуска. В зависимости от di / dt и величины это может часто создавать более серьезные проблемы, чем использование более простого прямого запуска. Это типично для плохо сконфигурированного пускателя со звезды на треугольник, и поэтому часто предпочитают пускатель с закрытым переходом.

   Примечание: рассмотрение поведения ускоряющего момента и поведения любой подключенной механической нагрузки часто является причиной для проведения исследования. Хотя мы не будем этого делать в этом посте, надеюсь, читатель увидит, как это можно сделать.

   По сравнению с прямым пуском от сети основными электрическими параметрами являются: 2,7 3,7 Ток полной нагрузки, А 21 21 Пусковой ток, А 16639 81 Начальный ток, x (Times Full Load) 7,9 3,8

   9000

   9

   Звездный транс-дельта

   9000

   9

   Звездный транс-дельта 9000 2-й. обмотки, гарантирующие, что двигатель никогда не будет отключен от источника питания.

   Определение размеров резистора может быть затруднено, и подобные модели могут очень помочь. Для этого примера размер резистора выбран исходя из 30% падения напряжения на резисторе:

    R=0,3×VLNIa

   В _LN — напряжение линии к нейтрали (2220 В) и I _a — пусковой ток (81 А). Применение формулы дает расчетное сопротивление R = 0,8148 Ом.

   Модель схемы с замкнутым переходом звезда-треугольник

   Модель замкнутого перехода звезда-треугольник представляет собой небольшую модификацию примера с открытым переходом, где: одновременно с размыканием контактора звезды (Tr1 = Td)

 

Для краткости нас интересует только то, что происходит с текущим всплеском в случае 70%.

Результаты замкнутого перехода звезда-треугольник (случай 70%)

 

Как можно видеть, всплеск тока значительно уменьшился, что ясно показывает, что даже влияние резисторов улучшает характеристики плохо синхронизированного переключения.