Что означает ток двигателя

Номинальный ток асинхронных двигателей

Подавляющее большинство электродвигателей, используемых в промышленности, относятся к трехфазному асинхронному типу. Для питания таких устройств необходима промышленная трехфазная сеть переменного тока, обеспечивающая сетевое напряжение заданной частоты и напряжения. Высокая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена дешевизной, простотой изготовления и механической прочностью данных устройств. Кроме того, изменяя схему подключения обмоток (звезда или треугольник) можно подключать двигатель к сетям различного напряжения (обычно используются комбинации 220/380 и 127/220В).

Высокий стартовый ток – главный недостаток асинхронного электродвигателя

Однако несмотря на множество неоспоримых преимуществ, асинхронные двигатели имеют минусы, среди которых одним из наиболее значительных является достаточно большой пусковой ток электродвигателя данного типа. Особенно заметен этот недостаток в асинхронных устройствах с короткозамкнутым ротором. Такие двигатели следует с осторожностью применять, в тех системах, для которых требуется значительный пусковой момент, который может привести к превышению номинального значения силы тока (Iн).

Для большинства асинхронных электродвигателей допустимо кратковременное превышение значение Iн, которое может произойти в момент пуска. Так, в момент запуска, допускается шестикратное превышение значения номинального тока при условии, что оно будет длиться не более 5 секунд. В случае, если в некотором режиме номинальный ток превышается не более чем в два раза, допускается увеличить время работы устройства в этом режиме до 15 секунд.

Расчет номинального значения тока асинхронного электродвигателя

Номинальный ток электродвигателя, при котором возможна его длительная работа, связан с номинальной мощностью устройства и его КПД следующим выражением: Iн=1000*Pн/(Uн*cosφ√η), где Рн – мощность, Uн – номинальное напряжение, которым питается электродвигатель, η – КПД, а cosφ – коэффициент мощности двигателя.

Отсюда можно сделать важный вывод, который состоит в том, что при уменьшении U (например при переключении устройства из сети в 220 В сеть 127 В), увеличивается ток двигателя, который может превысить номинальное значение. А длительная работа двигателя на токе I>Iн может привести не только к его повреждению, но и к возгоранию. Поэтому, используемые в системе с электрическим двигателем предохранительные устройства должны быть подобраны так, чтобы предотвратить продолжительную работу при токе I>Iн.

Источник

Что такое номинальный ток двигателя. Пусковой ток

Приветствую вас, дорогие читатели. Прежде, чем разбираться с методиками подключения и характеристиками токов моторов асинхронного типа, не лишним будет вспомнить о том, что это такое.

Движком асинхронного типа зовут машину особого вида, которая преобразует энергию электричества в механическую. Главным рабочим принципом такого устройства считают вот какие свойства. Проходя по статорным обмоткам, переменный ток, состоящий из трех фаз, создает условия для появления вращающегося магнитного поля. Это поле и заставляет ротор вращаться.

Естественно, что при подключении двигателя надо учитывать все эти факторы, ведь вращение ротора будет производиться в ту сторону, в которую вращается магнитное поле. Частота вращения ротора, однако, ниже частоты вращения возбуждающего поля. По конструкции эти машины бывают самыми различными (то есть предназначенными для работы в разных условиях).

Как рабочие, так и пусковые характеристики таких устройств на много превосходят такие же показатели моторов однофазного типа.

Любой из таких моторов имеет две основные части – подвижную (роторную) и неподвижную (статорную). На обеих частях имеются обмотки. Разница между ними может быть лишь в типе обмотки ротора: она может иметь роторные кольца, либо быть короткозамкнутой. Подключение движков, имеющих короткозамкнутый ротор и мощность до двух сотен киловатт, производится напрямую к сети. Моторы же большей мощности необходимо подключать, сперва, к пониженному напряжению и лишь потом переключать на номинал (с целью снижения в несколько раз пускового тока).

Подключение асинхронного двигателя

Статорная обмотка практически любого такого устройства имеет шесть выводов (из них три – начала и три – концы). В зависимости от того, какова питающая сеть мотора, эти выводы соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник». С этой целью корпус каждого мотора имеет коробку, в которой выведены начальные и конечные провода обмоток (они обозначаются, соответственно, С1, С2, С3 и С4, С5, С6).

Подключение звездой

Так называют метод соединения обмоток, при котором все три обмотки имеют одну общую точку (нейтраль). Линейное напряжение такого соединения выше фазного в 1,73 раза. Положительным качеством этого вида соединений считают малые токи пуска, хотя мощностные потери при этом довольно значительны.

Метод соединения в треугольник отличается тем, что при этом методе соединение выполняется таким образом, что конец одной обмотки становится началом следующей.

Подключение треугольником

При этом, соединении фазное и линейное напряжения одинаковы, следовательно, при линейном напряжении в 220 вольт, правильным соединением обмоток будет именно треугольник. Положительной стороной этого соединения является большая мощность, тогда как отрицательной – большие токи пуска.

Для выполнения реверса (смены направления вращения) трехфазного движка асинхронного типа, достаточно поменять местами выводы двух его фаз. На производстве это делается при помощи пары магнитных пускателей с зависимым включением.

Значительные величины токов пуска у асинхронных моторов являются весьма нежелательным явлением, потому как они могут привести к эффекту нехватки напряжения для других видов оборудования, подключенного к той же сети. Это стало причиной того, что подключая и налаживая двигатели этого типа, появляется задача минимизации токов пуска и повышения плавности запуска моторов методом использования специализированного оборудования. Наиболее эффективым типом таких приспособлений считаются софтстартеры и частотные преобразователи. Одним из наиболее ценных их качеств считают то, что они способны поддержать ток запуска мотора довольно долгое время (обычно больше минуты).

Читайте также:  Запуск двигателя с перемычками

Помимо стандартного способа включения моторов асинхронного типа, существуют и методы включения их в питающую сеть, имеющую лишь одну фазу.

Конденсаторный пуск асинхронного двигателя

Для этого, в основном, применяют конденсаторный способ включения. Конденсатор может устанавливаться как один, так и пара (один пусковой, а второй рабочий). Пара кондеров ставится тогда, когда есть надобность в процессе пуска-работы менять емкость, что делают при помощи подключения-отключения одного из кондеров (пускового). Для этого, как правило, применяются емкости бумажного исполнения, поскольку они не имеют полярности, а при работе на переменном токе это очень важно.

Для расчета рабочего конденсатора существует следующая формула:

Пусковой конденсатор должен иметь емкость в пару-тройку раз большую емкости рабочего и рабочее напряжение в полтора раза превышающее напряжение питания.

Пусковой и рабочий конденсаторы соединяют параллельно, причем так, что параллельно пусковому, включено шунтирующее сопротивление и одним концом пусковой кондер включается через ключ. При пуске двигателя ключ замыкают, поднимая ток запуска, затем, размыкают.

Однако, не нужно забывать, что к однофазной сети можно подключить далеко не каждый движок. Кроме того, мощность мотора в таком подключении будет составлять лишь 0.5-0.6 мощности трехфазного включения.

Пусковые токи асинхронного двигателя

Теперь приведу таблицу допустимых значений токов холостого хода трехфазных моторов:

Мощность электромотора, кВт Ток холостого хода, в процентах от номинального,
при скорости вращения, об./мин.
3000 1500 1000 750 600 500
0.12 – 0.55 60 75 85 90 95

Прежде, чем производить замеры тока на двигателях, их необходимо обкатать (опробовать на холостом ходу 30-60 минут — движки мощностью меньше 100 кВт и от 2 часов движки, чья мощность выше 100 кВт). Данная таблица носит справочный характер, следовательно, реальные данные могут расходиться с этими процентов на 10-20.

Токи пуска двигателя можно вычислить, применив следующую пару формул:

где Рн — номинал мощности мотора, Uн — номинал его напряжения, nн — номинал его КПД.

где Iн — номинал тока, а Кп — кратность постоянного тока к номиналу (обычно указана в паспорте мотора).

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад, если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Ток, который нужен для запуска электродвигателя, называется пусковым. Как правило, пусковые токи электродвигателей в несколько раз большие, чем токи, необходимые для работы в нормально-устойчивом режиме.

Рисунок 1. Асинхронный электродвигатель Большой пусковой ток асинхронного электродвигателя необходим для того, чтобы раскрутить ротор с места, для чего требуется приложить гораздо больше энергии, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа его оборотов. Стоит отметить, что, несмотря на совсем другой принцип действия, однофазные двигатели постоянного тока также характеризуются большими значениями пусковых токов.

Высокие пусковые токи электродвигателей — нежелательное явление, поскольку они могут приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к сети оборудования (падению напряжения). Поэтому при подключении и наладке двигателей переменного тока (наиболее распространенных в промышленности) всегда стоит задача минимизировать значения пусковых токов, а также повысить плавность пуска двигателя за счет применения специального дополнительного оборудования. Такие мероприятия также позволяют снизить уровень затрат на пуск электродвигателя (применять провода меньшего сечения, стабилизаторы и дизельные электростанции меньшей мощности, проч.).

Одной из наиболее эффективных категорий устройств, облегчающих тяжелые условия пуска, являются софтстартеры и частотные преобразователи. Особенно ценным считается их свойство поддерживать пусковой ток двигателей переменного тока в течение продолжительного периода — более минуты. Также пусковой ток асинхронного электродвигателя можно уменьшить за счет внедрения внешнего сопротивления в обмотку ротора.

Расчет пускового тока асинхронного электродвигателя

Расчет пускового тока электродвигателя может потребоваться для того, чтобы подобрать подходящие автоматические выключатели, способные защитить линию включения данного электродвигателя, а также для того, чтобы подобрать подходящее по параметрам дополнительное оборудование (генераторы, проч.).

Расчет пускового тока электродвигателя осуществляется в несколько этапов:

Определение номинального тока трехфазного электродвигателя переменного тока согласно формуле: Iн=1000Pн/(Uн*cosφ*√ηн). Рн здесь — номинальная мощность двигателя, Uн выступает номинальным напряжением, а ηн — номинальным коэффициентом полезного действия. Cosφ — это номинальный коэффициент мощности электромотора. Все эти данные можно найти в технической документации по двигателю.

Расчет величины пускового тока по формуле Iпуск=Iн*Кпуск. Здесь Iн — номинальная величина тока, а Кпуск выступает кратностью постоянного тока к номинальному значению, которая также должна указываться в технической документации к электродвигателю.

Точно зная пусковые токи электродвигателей, можно правильно подобрать автоматические выключатели, которые будут защищать линию включения.

Полный ток нагрузки Ia, подаваемый на двигатель, рассчитывается по следующим формулам:

где
Ia: полный ток (А)
Pn: номинальная мощность (кВт)
U: междуфазное напряжение для 3-фазного двигателя и напряжение между зажимами для 1-фазного двигателя (В). 1-фазные двигатели могут подсоединяться на фазное или линейное напряжение
η: КПД, т.е. выходная мощность (кВт)/ входная мощность (кВт)
cos φ : коэффициент мощности, т.е. входная мощность (кВт)/входная мощность(кВА)

Сверхпереходный ток и уставка защиты

  • Пиковое значение сверхпереходного тока может быть крайне высоким. Обычно это значение в 12-15 раз превышает среднеквадратическое номинальное значение Inm. Иногда это значение может в 25 раз превышать значение Inm.
  • Выключатели, контакторы и термореле рассчитываются на пуски двигателей при крайне высоких сверхпереходных токах (сверхпереходное пиковое значение может в 19 раз превышать среднеквадратическое номинальное значение Inm).
  • При внезапных срабатываниях защиты от сверхтоков при пуске это означает выход пускового тока за нормальные пределы. В результате могут достигаться предельные значения параметров распределительных устройств, срок службы может укорачиваться и даже некоторые устройства могут выходить из строя. Во избежание такой ситуации необходимо рассмотреть вопрос о повышении номинальных параметров распределительных устройств.
  • Распределительные устройства рассчитываются на обеспечение защиты пускателей двигателей от КЗ. В зависимости от риска, таблицы показывают комбинации выключателя, контактора и термореле для обеспечения координации типа 1 или 2.
Читайте также:  Как напрямую завести двигатель

Пусковой ток двигателя

Хотя рынок предлагает двигатели с высоким КПД, на практике их пусковые токи приблизительно такие же, как у стандартных двигателей.

Применение пускателей с соединением треугольником, статических устройств для плавного пуска или регулируемых приводов позволяет снизить значение пускового тока (например, 4 Ia вместо 7,5 Ia).

Компенсация реактивной мощности (квар), подаваемой на асинхронные двигатели

Как правило, по техническим и финансовым соображениям выгоднее снижать ток, подаваемый на асинхронные двигатели. Это может обеспечиваться за счет применения конденсаторов, без влияния на выходную мощность двигателей.

Применение этого принципа для оптимизации работы асинхронных двигателей называется «повышением коэффициента мощности» или «компенсацией реактивной мощности».

Как обсуждается в Главе Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник , полная мощность (кВА), подаваемая на двигатель, может значительно снижаться путем использования параллельно подключенных конденсаторов. Снижение входной полной мощности означает соответствующее снижение входного тока (так как напряжение остается постоянным).

Компенсация реактивной мощности особенно рекомендуется для двигателей с длительными периодами работы при пониженной мощности.

Как указывается выше,

Поэтому, снижение входной полной мощности (кВА) приводит к увеличению (т.е. улучшению) значения cos φ.

Ток, подаваемый на двигатель, после компенсации реактивной мощности рассчитывается по формуле:

где: cos φ – коэффициент мощности до компенсации, cos φ’ – коэффициент мощности после компенсации, Ia – исходный ток.

Рис. A4 ниже показывает (в зависимости от номинальной мощности двигателя) стандартные значения тока для нескольких значений напряжения питания.

кВт л.с. 230 B 380 — 415 B 400 B 440 — 480 B 500 B 690 B
A A A A A A
0,18
0,25
0,37


1,0
1,5
1,9


0,6
0,85
1,1


0,48
0,68
0,88
0,35
0,49
0,64

0,55
1/2

3/4

2,6
1,3

1,8

1,5
1,1

1,6

1,2

0,87

0,75
1,1
1


3,3
4,7
2,3


1,9
2,7
2,1


1,5
2,2

1,1
1,6


1,5
1-1/2
2


6,3
3,3
4,3


3,6
3,0
3,4


2,9


2,1
2,2

3,0

3
8,5

11,3

6,1
4,9

6,5

4,8
3,9

5,2
2,8

3,8
3,7
4
5,5



15
20

9,7

8,5
11,5

7,6

6,8
9,2

4,9
6,7


7,5
7-1/2
10


27
14,0
18,0


15,5
11,0
14,0


12,4


8,9
11


15
20
38,0


27,0
34,0
22,0


21,0
27,0
17,6

12,8

15
18,5


25
51
61


44
39
35


34
23
28
17
21
22


30
40
72


51
66
41


40
52
33

24

30
37


50
96
115


83
55
66


65
44
53
32
39

45
55
60


140
169
103


80
97
77


64
78

47
57


75
75
100


230
128
165


132
96
124


106


77
90

110

125
278

340

208
160

195

156
128

156
93

113

132
150

200

400
240

320

230
180

240

184

134
150
160
185



487



280



224

162

200
220
250


609
403


350
302


280

203

250
280
300


748
482


430
361


344

250


300
350
400


560
636


414
474




315

335

540
940



540


515
432

313

355

375

500
1061


786
610


590
488

354

400
425
450


1200



690



552

400

475
500
530



1478



850



680

493
560
600
630


1652

1844


950

1060


760

848
551

615
670
710
750



2070



1190



952

690
800
850
900


2340

2640


1346

1518


1076

1214
780

880
950
1000


2910


1673


1339

970
Читайте также:  Закипел двигатель что делать с маслом

При работе с различными электротехническими устройствами довольно часто возникает вопрос, что такое пусковой ток. В самом простом варианте ответа это будет такой ток, который потребен при запуске электродвигателя или другого устройства. Его значение может в несколько раз превышать номинальное, требующееся в нормальном устойчивом режиме работы. Таким образом, для того чтобы раскрутить ротор, электродвигатель должен приложить гораздо больше энергии по сравнению с работой при постоянном числе оборотов. Снизить пусковые токи можно с помощью специальных систем гашения и устройств плавного пуска.

Пусковые токи электродвигателей

В каждом приборе, устройстве или механизме возникают процессы, называемые пусковыми. Это особенно заметно при начале движения, когда необходимо тронуться с места. В этот момент для первоначального толчка требуется значительно больше усилий, чем при дальнейшей работе данного механизма.

Точно такие же явления затрагивают и электрические устройства — электродвигатели, электромагниты, лампы и другие. Наличие пусковых процессов в каждом из них зависят от того, в каком состоянии находятся рабочие элементы. Например, нить накаливания обычной лампочки в холодном состоянии обладает сопротивлением, значительно меньшим, чем при нагревании в рабочем режиме до 1000 0 С. То есть, у лампы, мощностью 100 Вт сопротивление нити во время работы составит около 490 Ом, а в выключенном состоянии этот показатель снижается до 50 Ом. Поэтому при высоком пусковом токе лампочки иногда перегорают. От всеобщего перегорания их спасает сопротивление, возрастающее при нагревании. Постепенно оно достигает постоянного значения и способствует ограничению рабочего тока до нужной величины.

Влияние пусковых токов в полной мере затрагивает все виды электродвигателей, широко применяющихся во многих областях. Для того чтобы правильно эксплуатировать электроприводы нужно знать их пусковые характеристики. Существует два основных параметра, оказывающих влияние на пусковой ток. Скольжение является связующим звеном между частотой вращения ротора и скоростью вращения электромагнитного поля. Снижение скольжения происходит от 1 до минимума по мере набора скорости. Пусковой момент является вторым параметром, определяющим степень механической нагрузки на валу. Эта нагрузка имеет максимальное значение в момент пуска и становится номинальной после того, как произошел полный разгон механизма.

Следует учитывать особенности асинхронных электродвигателей, которые при пуске становятся эквивалентны трансформатору с короткозамкнутой вторичной обмоткой. Она обладает совсем небольшим сопротивлением, поэтому величина пускового тока при скачке может достичь многократного превышения по сравнению с номиналом. В процессе дальнейшей подачи тока в обмотки, сердечник ротора начинает по нарастающей насыщаться магнитным полем. Возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой начинает расти индуктивное сопротивление цепи. С началом вращения ротора происходит снижение коэффициента скольжения, то есть наступает фаза разгона двигателя. При росте сопротивления пусковой ток снижается до нормативных показателей.

В процессе эксплуатации может возникнуть проблема, связанная с увеличенными пусковыми токами. Причиной их возникновения, чаще всего, становится перегрев электродвигателей, перегруженные электрические сети в момент пуска, а также ударные механические нагрузки в подключенных устройствах и механизмах, таких как редукторы и другие. Для решения этой проблемы предусмотрены специальные приборы, представленные частотными преобразователями и устройствами плавного пуска. Они выбираются с учетом особенностей эксплуатации того или иного электродвигателя. Например, используются в основном для агрегатов, соединенных с вентиляторами. С их помощью достигается ограничение пускового тока до двух номиналов. Это вполне нормальный показатель, поскольку во время обычного пуска ток превышает номинальное значение в 5-10 раз. Ограничение достигается за счет измененного напряжения в обмотках.

Обычные двигатели переменного тока получили широкое распространение в промышленном производстве, благодаря очень простой конструкции и низкой стоимости. Их серьезным недостатком считается тяжелый запуск, который существенно облегчается частотными преобразователями. Наиболее ценным качеством этих устройств является способность к поддержке пускового тока в течение одной минуты и более. Самые современные приборы позволяют не только регулировать пуск, но и оптимизировать его по заранее установленным эксплуатационным характеристикам.

Пусковой ток аккумуляторной батареи

Аккумулятор не зря считается одним из важных элементов автомобиля. Его основная функция заключается в подаче напряжения на имеющееся электрооборудование. В основном это стартер, освещение и другие устройства. Для того чтобы успешно решать эту задачу, в аккумуляторе должно происходить не только накопление, но и сохранение заряда в течение длительного времени.

Одним из основных параметров батареи является пусковой ток. Данная величина соответствует параметрам тока, который протекает в стартере в момент его пуска. Пусковой ток непосредственно связан с режимом работы автомобиля. Если транспортное средство эксплуатируется очень часто, особенно в холодных условиях, в этом случае батарея должна иметь большой пусковой ток. Его номинальный параметр обычно находится в соответствии с мощностью источника питания, выдаваемой в течение 30 секунд при температуре минус 18 0 С. Он появляется в тот момент, когда ключ поворачивается в замке зажигания и начинает работать стартер. Измерение токового значения производится в амперах.

Пусковые токи могут быть совершенно разными у аккумуляторов, одинаковых по своему внешнему виду и основным характеристикам. На этот фактор существенное влияние оказывают физические свойства материалов для изготовления и конструктивные особенности каждого изделия. Например, возрастание тока может наблюдаться, если свинцовые пластины становятся пористыми, повышается их количество, используется ортофосфорная кислота. Завышенная величина тока не оказывает негативного влияния на оборудование, она лишь способствует повышению надежности пуска.

Источник