Перехід двигуна із спокою у робочий стан називають пусковим моментом асинхронного електродвигуна. При цьому мається на увазі, що на обмотки двигуна подано номінальну напругу стандартної частоти. Цей часовий проміжок називають "моментом торкання", "початковим моментом" або "початковий пусковий момент асинхронного двигуна". При цьому електродвигун споживає максимальну кількість електроенергії. Вона витрачається подолання гальмівного моменту валу, втрат у двигуні надання обертального моменту механізмам. У цій статті ми розповімо читачам сайту Сам Електрик, як розраховується пусковий момент електродвигуна та як його можна збільшити.
Розрахунок пускового моменту
Пусковий момент, який залежить від номінального зусилля на валу та кратності пускового моменту, можна обчислити за формулою:
Мпуск = Мн * Кпуск.,
де:
- Мн - номінальне зусилля на валу електродвигуна;
- Кпуск - кратність пусків, паспортна величина, яка набуває значення від 1,5 до 6.
На практиці застосовують іншу формулу:
Мпуск = 9,55 * Р2 * 1000 / F1,
Необхідні дані вказуються на шильдику двигуна чи паспорті, де F1 — номінальні обороти.
Р2 дорівнює номінальній потужності кВт, є розрахунковою величиною.
Щоб дізнатися значення Р2, слід скористатися формулою, у якій враховуються пусковий струм, напруга мережі, ковзання. Ці дані можна дізнатись у паспорті, довіднику або на сайті заводу-виробника.
Р2 = (1,732 * U * Iпуск) / S1 * 1000.
Методи збільшення Мпуск
З формули видно, від чого залежить пусковий момент асинхронного двигуна і як його збільшити, змінюючи параметри. Він залежить від потужності трифазного двигуна та величини ковзання.
Потужність визначається за формулою, корінь з 3 помножений на напругу та струм. Ковзання змінює своє значення залежно від оборотів валу механізму. При оборотах двигуна рівних нулю, ковзання набуває значення дорівнює 1.
При розгоні електродвигуна воно зменшується і прагне нулю при досягненні номінальних оборотів ротора. Для того щоб збільшити пусковий момент, достатньо збільшити пусковий струм або напругу живлення. Величину ковзання змінити не можна.
Наприклад наведемо розрахунок пускового моменту, використовуючи паспортні дані деяких двигунів. Результат зведений у наведеній нижче таблиці:
При цьому слід пам'ятати, що використання електродвигуна в механізмах із пусковим моментом, що перевищує зусилля двигуна на валу – неприпустимо. У цьому випадку електродвигун не зможе подолати втрати в двигуні та гальмівний момент механізму. Він просто вийде з ладу. Тобто. зусилля електродвигуна недостатньо для нормальної роботи пристрою.
Схеми включення асинхронного двигуна
Для зменшення впливу пускових струмів застосовують різні схеми включення. Це залежить від механізму та потужності електродвигуна.
Типове включення двигуна здійснюється безпосередньо. Напруга на обмотки подається через магнітний пускач.
Під час запуску в мережі з'являється кидок струму, який перевищує номінальний в 5-7 разів. Тривалість залежить від потужності електродвигуна та навантаження на валу. Чим потужніший пристрій, тим триваліший період розгону.
В результаті виникає зниження напруги в мережі, що негативно позначається на апаратурі, що підключена до цього ланцюга. Малопотужні не мають істотного впливу на мережі.
На графіку знизу представлена залежність струму від часу розгону електродвигуна:
При запуску потужного електроприводу 10 кВт і більше слід обмежувати пусковий струм. Це необхідно, щоб мережі не зазнавали значних навантажень, в результаті яких відбувається зниження напруги мережі, що призводить до позаштатної ситуації.
Для цього застосовуються схеми перемикання з трикутника на зірку, використовуються струмообмежувальні пристрої або частотні перетворювачі.
Способи зниження пускових струмів АТ
Зменшити пускові струми асинхронного двигуна можна кількома способами. Перерахуємо їх у порядку.
Найбільш поширеним методом є запуск двигуна при зниженій напрузі. Для чого комутують обмотки асинхронного двигуна. У початковий момент пуску обмотки перемикають з трикутника на зірку. Після набору оборотів комутацію повертають у початкове положення. При цьому слід зважати на те, що пусковий момент при такому запуску зменшується. Наприклад, при зниженні напруги в 1,72 (корінь квадратний із 3) рази, момент зменшиться втричі. Такий метод застосовується при запуску механізмів із мінімальним навантаженням на валу, де встановлені асинхронні електродвигуни із короткозамкненим ротором.
Також обмеження струмів під час запуску двигуна здійснюють включенням послідовно з обмотками статора індукційних опорів. У деяких випадках для цього використовуються резистори. Після виходу двигуна на оптимальні режими резистори шунтуються.
У разі зменшення навантаження на валу можна регулювати пускові струми. У початковий час підключається частина навантаження. Після досягнення оптимальних оборотів подається повне навантаження.
Для потужних пристроїв застосовують реостатний запуск. Такий пуск використовують для приводів, укомплектованих асинхронними електродвигунами з фазним ротором. Регулювання проводиться східчасто, тобто. резистори відключаються поступово з набором швидкості обертання. Таким чином, забезпечується плавний пуск.
На малюнку знизу представлена важлива схема запуску:
Графік струмів при прямому та плавному пуску електроприводу:
Найбільш щадний запуск механізмів забезпечує запуск за допомогою частотного перетворювача. І тут частотний перетворювач самостійно вибирає оптимальні режими. При цьому можна збільшити пусковий момент, не збільшуючи навантаження на мережі. Використання частотного перетворювача повністю виключаються небажані кидки струму в мережі.
Ось і було розглянуто способи збільшення пускового моменту асинхронного двигуна, і навіть правильний його розрахунок. Якщо залишилися питання, ставте їх у коментарях під статтею!