Механические характеристики АД

Условия успешного пуска асинхронного двигателя (АД)

Пуск и самозапуск асинхронных электродвигателей

Выбор автоматического выключателя и уставок его расцепителей

1. Тип (серия), климатическое исполнение, категория размещения.

2. Номинальное напряжение Uн.

3. Номинальный ток выключателя Iн ≥ Iм, где Iм – ток 30-ти минутного максимума.

4. Номинальный ток (ток уставки) расцепителя перегрузки Ir – это максимальный ток, длительное протекание которого не вызывает отключение автоматического выключателя. Этот ток не может превышать номинальный ток выключателя.

- По условию неотключения в нормальном режиме: Ir ≥ Iм;

- По условию защиты проводки от перегрузки (требуется не всегда): Ir ≤ Iдд, где Iдд - длительно допустимый ток защищаемой проводки.

5. Ток уставки расцепителя мгновенного действия (ток отсечки) Im обычно задается кратностью Im / Ir.

- По условию неотключения при пусковом (для одиночного ЭП) или при пиковом (для группы ЭП) токе: Im > Iпик;

- По условию чувствительности к току однофазного КЗ на корпус(на землю) в сетях TNC, TNS: Im < I⁽¹⁾к. При этом время отключения в сети 380/220 В не должно превышать 0,4 с.

6. Наибольшая предельная отключающая способность Icu ≥ I⁽³⁾к, где I⁽³⁾к – действующее значение трехфазного тока КЗ.

а. Двигатель должен сдвинуть с места и разогнать приводимый механизм до номинальной скорости.

б. Снижение напряжения на шинах при пуске не должно привести к нарушению нормальной работы других ЭП, подключенных к этим шинам.

На рис.8.1 Приведена диаграмма отклонений напряжения «V» при пуске АД, получающего питание от шин «Ш».

Рис. 8.1. Диаграмма отклонений напряжения при пуска АД.

В исходном режиме АД отключен, отклонение напряжения на двигателе равно отклонению на шинах Vш. В течение пуска и разгона большой пусковой ток, вызывает потери напряжения в элементах сети, напряжение на двигателе снижается на величину ΔUд. После окончания разгона ток АД уменьшается, наступает новый установившийся режим, в котором напряжение немного ниже, чем в исходном.

В режиме пуска по сравнению с исходным во всех элементах сети, по которым протекает пусковой ток, возникают дополнительные потери напряжения, сумма которых равна ΔUд:

ΔUд = √3 · Iп · [(Rл1 + Rт + Rл2) · Cosφп + (Хл1 + Хт + Хл2) · Sinφп], (8.1)

где:

- Iп = Кп · Iн – пусковой ток АД,

- Iн – номинальный ток АД,

- Кп – кратность пускового тока при прямом пуске.

- Cosφп – Cosφ при пуске АД,

- Sinφп – Sinφ при пуске АД.

Напряжение на зажимах АД при пуске:

Uд = Uш – ΔUд (Вольт), или

Uд^* = Uш^* – ΔUд* (отн. ед), (8.2)

где: Uш, Uш^* – напряжение на шинах в исходном режиме в абсолютных или относительных единицах.

Кратность Кп, приводимая в каталогах, соответствует номинальному напряжению

на зажимах двигателя. При напряжении, отличном от номинального, пусковой ток прямо пропорционален относительному значению напряжения на зажимах АД:

Iп^’ = Iп · Uд^* = Кп · Iн · Uд^*. (8.3)

Выражение (8.2) запишем с учетом (8.1) и (8.3):

, где

R, X – суммарные активное и реактивное сопротивления элементов сети, приведенные к номинальному напряжению АД.

Суммарную относительную потерю напряжения в сети при номинальном пусковом токе обозначим

. (8.4)

Напряжение на зажимах АД с учетом (8.4):

,

откуда о.е. (8.5)

Известно, что вращающий момент m = М / Мн (о.е.) АД прямо пропорционален квадрату напряжения на зажимах статорной обмотки. Условием успешного пуска АД является превышение как минимум на 10% пускового момента над моментом трогания приводимого механизма m _ПМЕХ:

, где (8.6)

m _П – номинальный пусковой момент АД.

В течение разгона вращающий и тормозной моменты не остаются постоянными, но пуск будет успешным только в том случае, когда превышение вращающего момента соблюдается во всем диапазоне скоростей от нуля до номинальной. Но форма кривой механической характеристики АД позволяет утверждать, что если условие (6) обеспечивается, то разгон будет также успешным.

Скольжение , где

- частота (скорость) вращения ротора АД (об/мин),

- синхронная частота вращения поля статора (об/мин).

При неподвижном роторе скольжение S равно 1, развиваемый двигателем момент называется пусковым m _П. При увеличении скорости скольжение уменьшается, вращающий момент возрастает до максимального (критического) m _М. При номинальном напряжении на двигателе рабочий режим определяется пересечением характеристики двигателя U^*_Д=1 с характеристикой приводимого механизма m _МЕХ. Коэффициент загрузки двигателя при этом Кз = Ммех / Мн, где Ммех – тормозной момент, Мн –номинальный вращающий момент АД (рис.8.2).

Рис.8.2. Механические характеристики АД при номинальном (U^*_Д=1) и при пониженном (U^*_Д=0,7) напряжениях. Момент нагрузки m _МЕХ – вентиляторный.