Двухскоростной электродвигатель — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»
Пожалуй, нет такой отрасли промышленности, где не используется оборудование с электродвигателями. Очень часто процесс работы ряда станков и механизмов требует ступенчатого регулирования скорости, поэтому одним из наиболее популярных вариантов комплектации является двухскоростной электродвигатель.
Двухскоростные электродвигатели – особенности конструкции
Несмотря на появление на рынке электротехники более современных двигателей с частотными преобразователями, двухскоростные агрегаты широко используются даже на самом современном оборудовании. Это объясняется рядом причин:
- Простота и надежность конструкции.
- Возможность развивать разную мощность на разных скоростях благодаря наличию двух пар обмоток на одном роторе, что позволяет получить две скорости вращения и две пары полюсов.
Двигатели с частотным преобразователем могут выдавать только постоянную мощность, соответственно, это несколько снижает сферу их использования.
Двухскоростные двигатели – сфера применения
Двухскоростные электродвигатели давно и успешно используются во многих отраслях сельского хозяйства и промышленности, в частности, при комплектации следующих видов оборудования:
- лебедок и крановых установок;
- лифтов и других подъемных механизмов;
- станков для химической промышленности и металлургии;
- вентиляторов;
- циркуляционных механизмов;
- буровых установок.
Кроме того, подобные силовые агрегаты устанавливаются на бытовом оборудовании, станках, профессиональной технике (в столовых, прачечных и пр.), применяются в судостроении (для приведения в движение гребных винтов).
Таким образом, двухскоростные электродвигатели отличаются:
- невысоким уровнем шума;
- минимальной вибрацией;
- высокой производительностью;
- высоким пусковым моментом.
В зависимости от модели, эти двигатели предназначены для использования в разных климатических условиях, в частности, в:
- умеренном климате;
- умеренно холодном климате;
- морском и речном климате (т.е. в условиях повышенной влажности).
Разнообразие сфер применения данных агрегатов в полной мере обусловлено вышеизложенными характеристиками.
Схемы подключения
Данные двигатели производятся на базе односкоростных, следовательно, габариты и параметры и принципы подсоединения практически одинаковы.
Отличия следующие:
- Обмотка статора. Возможны два варианта: одна или две независимые обмотки. В первом случае путем переключения полюсов можно получить изменение скорости в пропорции 1:2, во втором случае – 1:4. Двигатели второго типа часто используются в подъемных механизмах: например, кабина лифта двигается на определенной скорости между этажами, а по мере приближения к конечной точке скорость понижается.
- Иногда может варьироваться форма пазов ротора и длина сердечников.
Существуют различные схемы подключения двухскоростных электродвигателей. Самый распространенный тип – мотор, работающий с 2-4 полюсами, который имеет одну обмотку с подключением Даландера. Если необходима меньшая скорость запуска, то подключение производится между фазами двигателя треугольником. При запуске на большей скорости двигатель работает с двумя полюсами, а подключение осуществляется в виде двойной трехлучевой звезды. При автоматическом запуске для моторов данного типа применяются три контактора.
Кроме того, выделяются следующие типы подключений:
- Обмотка Даландера плюс независимая обмотка.
- Две обмотки Даландера.
- Две независимые обмотки, взаимодействующие с разным числом полюсов. Подключение производится «звездой».
65. Трехфазные двухскоростные двигатели
65. Трехфазные двухскоростные двигатели |
Трехфазные двигатели, позволяющие менять число оборотов, очень часто используются в воздушных охладителях для того, чтобы обеспечивать изменение расхода воздуха в соответствии с изменением его температуры: малая скорость (МС) при низкой температуре, например, зимой, и большая скорость (БС) при высокой температуре, например, летом (см. раздел 20.5).
При выключенном вентиляторе и работающем компрессоре температура воды на входе в градирню (поз. 3) начинает повышаться. Термостат (поз. 4), установленный на выходе из градирни, обнаруживает подъем температуры и выдает команду на запуск двигателя с малой скоростью (МС). Если температура воды продолжает расти, термостат переводит двигатель на большую скорость (БС) и градирня работает с максимальной производительностью.
ДВИГАТЕЛЬ С ДВУМЯ РАЗДЕЛЬНЫМИ ОБМОТКАМИ
Это самый простой двигатель. Он представляет собой обычный двигатель, рассчитанный на одно значение напряжения трехфазного переменного тока и имеет клеммную коробку с 6 клеммами (поз. А на рис. 65.2). Схема подключения обмоток этого двигателя к клеммам показана в нижней части рис. 65.2.
Внутри такого двигателя имеются две абсолютно независимых обмотки, каждая из которых предназначена для реализации разного числа оборотов. Если питание подключено к клеммам Ш, IV и 1W двигатель вращается с малой скоростью МС (поз. В). Если питание подано на клеммы 2U, 2V и 2W, двигатель вращается с большой скоростью БС (поз. С).
ВНИМАНИЕ! Схема на рис. 65.2 очень похожа на схему двигателя с раздельным подключением обмоток PW (см. пункт 64.1). Чтобы избежать ошибок, внимательно ознакомьтесь с табличкой на корпусе двигателя и изучите схемы, в противном случае возможны непоправимые последствия.
Действительно, в отличие от двигателя PW, обмотки двухско-ростного двигателя, схема которого изображена на рис. 65.2, никогда не должны быть запитаны вместе, иначе двигатель мгновенно сгорит!
65.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Двигатель с раздельными обмотками |
Нарисуйте схему подключения обмоток и управления работой двухскоростного трехфазного двигателя, предназначенного для привода вентилятора градирни, зная, что переключение скоростей обеспечивается термостатом с двухступенчатой регулировкой температуры.
В помощь вам на рис. 65.3 приведено обозначение клемм, имеющееся внутри клеммной коробки.
Решение упражнения 1
Схема подключения обмоток представлена на рис. 65.4.
Двигатель может вращаться с МС (питание подано на клеммы 1U, 1V и 1W) или с БС (запита-ны клеммы 2U, 2V и 2W).
Треугольник вершиной вниз указывает на то, что между контакторами МС и БС существует механическая блокировка. Благодаря ей, как только один из контакторов замкнут, становится невозможным замкнуть другой контактор, даже если вы случайно нажали на него рукой.
Такой тип блокировки позволяет избежать ошибки, обусловленной человеческим фактором. Действительно, если замкнуть оба этих контактора одновременно, даже на несколько тысячных долей секунды, двигатель может мгновенно сгореть: напоминаем, что при нормальной температуре скорость электронов равна примерно 250000 км/с, то есть более чем 6 раз в секунду позволяет обернуться вокруг Земли!
Существует и другая опасность: представим себе, что двигатель вращается со скоростью 960 об/мин (МС) и в этот момент размыкается контактор МС и замыкается контактор БС, чтобы обеспечить вращение со скоростью 1450 об/мин, но в другом направлении! Момент сопротивления на валу двигателя в этом случае оказался бы невероятно большим, двигатель подвергся бы очень высоким механическим и электрическим нагрузкам и, в лучшем случае, сработало бы реле тепловой защиты. В худшем случае двигатель просто бы сгорел.
А кстати, прежде чем читать дальше, вы нарисовали схему управляющей цепи?
Принципиальная схема цепи управления представлена на рис. 65.5.
Если приборы контроля, управления и безопасности разрешают запуск двигателя, напряжение подается на контакт 2. Если реле тепловой защиты (контакты 2-3) и плавкий предохранитель (контакты 3-4 и 4-5) замкнуты, напряжение подается на контакт 5 регулятора температуры воды на выходе из градирни, который является общим для двух ступеней регулирования температуры.
Допустим, что температура воды низкая. Тогда оба контакта 5 разомкнуты и обмотки МС, БС и R не за-питаны. Когда температура воды начнет расти, контакты 5-6 замыкаются и через нормально замкнутые контакты 6-7 реле R подается питание на реле МС, обеспечивающее работу двигателя на режиме МС.
Далее, если температура воды упадет, реле-регулятор температуры разомкнет контакты 5-8 второй ступени. Вследствие этого будет снято напряжение с реле БС и реле R. Контакты 6-7 реле R замкнутся, будет подано напряжение на реле МС, после чего разомкнутся контакты 8-9 и двигатель вновь перейдет на режим МС.
Этот недостаток можно устранить (см. рис. 65.6), установив вместо реле мгновенного срабатывания реле R с временной задержкой (такое реле часто называют реле замедленного действия).
В тот момент, когда по команде регулятора температуры размыкаются контакты 5-8 второй ступени, реле БС обесточивается, также как и обмотка реле R замедленного действия (рис. 65.6). Однако контакты 6-7 реле R остаются разомкнутыми в течение заданного времени задержки (в данном случае 3 секунды) после снятия с него напряжения. В течение этого времени у нас не подается напряжение ни на обмотку БС, ни на обмотку МС. Вращение двигателя замедляется, причем тем быстрее, чем больше момент сопротивления на вентиляторе.
Спустя 3 секунды контакты 6-7 реле R замыкаются.
К этому моменту вращение двигателя замедляется до скорости, близкой к 960 об/мин. На обмотку МС подается напряжение и двигатель продолжает вращаться со скоростью 960 об/мин не испытывая ни механических пиковых нагрузок, ни забросов по току.
Электропривод лифта с двухскоростным асинхронным двигателем
Электроприводом от двухскоростного асинхронного двигателя оборудуют пассажирские лифты со скоростью движения кабины до 1 м/с и грузовые лифты со скоростью движения кабины до 0,5 м/с. [c.105]Электроприводом от двухскоростного асинхронного двигателя оборудуют пассажирские лифты со скоростью движения кабины до [c.125]
Электропривод лифта с двухскоростным асинхронным двигателем [c.14]
Для электропривода подъемной лебедки лифта используется двухскоростной асинхронный двигатель MI с соотнощением чисел пар полюсов 1 3. Разгон электропривода подъемной лебедки до номинальной скорости вращения осуществляется включением обмотки номинальной скорости. При замедлении кабины включаются обмотки малой скорости, и электропривод переходит в режим рекуперативного генераторного торможения. После перехода на пониженную скорость лебедка останавливается путем наложения механического тормоза с электромагнитным приводом YB. [c.14]
Электропривод лифта с двухскоростным асинхронным двигателем при опускании кабины работает так же, как при ее подъеме. Особенностью спуска является то, что как большая частота Пъ, так и малая частота пд будет больше соответствующих частот пъ и лд при подъеме кабины. Другая особенность состоит в том, что при спуске груженой кабины величина замедления при переключении двигателя с большой частоты на малую меньше, чем замедление пустой кабины. [c.105]
Электропривод лифта с двухскоростным асинхронным двигателем при опускании кабины работает так же, как при ее подъеме. Особенностью спуска является то, что как большая скорость п , так и малая скорость п (см. рис. 62) будут больше соответствующих скоростей (пб и Па) при подъеме. [c.124]Рнс. 14.57. Схема силовой др-пи электропривода лифта от асинхронного двухскоростного двигателя [c.300]
Наиболее распространена система с двухскоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, с двумя независимыми обмотками на статоре (Б и Л1). В этих системах применяют специальные лифтовые электродвигатели с отношением скоростей 1 4 или 1 3, характеристики которых отвечают требования.м привода лифтовых установок повышенные пусковые моменты, ограниченное значение максимальных моментов как в двигательном, так и в генераторном режимах, ограниченные значения пусковых токов и др. Двухскоростной электродвигатель позволяет снижать в несколько раз рабочую скорость лифта перед остановкой, что уменьшает износ тормозного устройства и увеличивает точность остановки. Пуск лифта в такой системе осуществляется подключением к сети обмотки большой скорости. При этом лифт разгоняется и переходит на рабочую скорость. Перед остановкой лифта производится отключение от сети этой обмотки и включение обмотки малой скорости. Электродвигатель переходит в режим генераторного торможения, скорость лифта снижается (в 3 или 4 раза), и лифт подходит к уровню этажа. Остановка осуществляется отключением от сети обмотки малой скорости и наложением механического тормоза. Обмотка малой скорости приводного электродвигателя лифта обеспечивает также перемещение лифта на сниженной скорости в режиме ревизии. Схема силовой цепи электропривода лифта о т асинхронного двухскоростного двигателя показана на рис. 14.57. [c.299]
Принципиальная схема электропривода лифта с двухскоростным асинхронным двигателем приведена на рис. 63. Двигателем управляют с помощью четырех контакторов. Контакторы В и Н служат для изменения направления вращения двигателя, а контакторы и М — для подключения к сети статорной обмотки большой (Б) или малой (М) скорости. В рассматриваемой схеме использован двигатель с шестью парами полюсов на обмотке большой скорости (выводы 5С/, 6С2, 6СЗ) и двадцатью четырьмя парами полюсов на обмотке малой скорости (выводы 24С/, 24С2, 24СЗ). [c.104]
Чем объясняется широкое применение в лифтах двухскоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором Двухскоростные электродвигатели получили широкое распространение в лифтах, так как позволяют в несколько раз снижать скорость кабины перед остановкой, чем достигается высокая точность остановки кабины. Указанные двигатели вылускают с двумя независимыми обмотками статора (для большой и малой скорости) с отношением скоростей 1 3 или 1 4. Кабина начинает движенне на большой скорости, но перед остановкой включаются обмотки статора малой скорости, которые обеспечивают движение кабины и в режиме ревизии. У двухскоростного двигателя обмотки по схемам звезда в треугольник соединены внутри, а к клеммному шиту (снаружи) выведено шесть проводов по три от каждой обмотки. Электроприводом двухскоростного асинхроцного двигателя оборудуют пассажирские лифты со скоростью движения кабины до 1,6 м/с и грузовые лифты со скоростью движения кабины до 0,5 м/с. [c.89]
Для лифтов применяют различные системы электропривода в зависимости от номинальной рабочей скорости лифта, требуемой точности остановки кабины, необходимой плавности работы нри разгоне и торможении, стоимости изготовления и эксплуатации электропривода и т.п. Чаще всего для лифтов используют электроприводы переменного тока с односкоростными и двухскоростными короткозамкнутыми асинхронными двигателями и электроприводы постоянного тока с управляемыми преобразователями. Кроме того системы управления лифтами различаются по ряду других признаков. Например, лифты бывают с ручным и автоматическим приводом дверей кабины и щахты. В зависимости от очередности выполнения вызовов кабины различают лифты без выполнения нонутных вызовов, с выполнением нонутных вызовов вниз и с выполнением нонутных вызовов как [c.4]
Электропривод переменного тока с двухскоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Управление внутреннее, кнопочн2е, двухстороннее — собирательное. Остановка автоматическая посредством индуктивных этажных аппаратов и индуктивного датчика точной остановки. Вызовы автоматические двухстороннего направления (вверх и вниз). Выполнение вызовов избирательное. Система вызовов общая для двух лифтов. Привод дверей кабины автоматический при помощи асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором [c.44]
Привод лифтов от двухскоростного короткозамкнутого асинхронного двигателя
В лифтах, где использован в качестве привода двухскоростиой асинхронный двигатель, скорость движения кабины больше, чем в лифтах с односко-ростными асинхронными двигателями.
Принципиальная схема электропривода лифта с двухскоростным асинхронным двигателем приведена на рис. 56, б. Двигателем управляют с помощью четырех контакторов. Контакторы В и Н служат для изменения направления вращения двигателя, а контакторы Б и М — для подключения к сети первой статорной обмотки, когда двигатель вращается с большой скоростью, или второй статорной обмотки, когда он вращается с малой скоростью. В рассматриваемой схеме использован двигатель с шестью парами полюсов на первой обмотке (выводы 6С1, 6С2, 6СЗ) и двадцатью четырьмя парами полюсов на второй обмотке (выводы 24С1, 24С2, 24СЗ).
Рис. 56. Двухскоростиой асинхронный двигатель: а — механические характеристики, б — схема электропривода лифта
Диаграмма скорости лифта с двухскоростным асинхронным двигателем при подъеме кабины с нижнего этажа до одного из верхних этажей показана на рис. 57 (см. также рис. 56).
Рис. 57. Диаграмма скорости лифта с двухскоростным двигателем
При подъеме пустой кабины ее замедление после переключения с обмотки большой скорости на малую меньше по сравнению с замедлением груженой кабины. Поэтому пустая кабина достигает малой скорости позже (пунктир на рис. 57), чем кабина с грузом. Это обстоятельство всегда надо иметь в виду при определении места установки этажного переключателя, который переводит двигатель с большой скорости на малую.
Для привода лифтов применяют двухскоростные асинхронные двигатели серий АС, АСМ и АСШ, большая частота вращения которых в четыре или три раза больше малой частоты вращения.
Электроприводом от двухскорост-ного асинхронного двигателя оборудуют пассажирские лифты со скоростью движения кабины до 1 м/с и грузовые лифты — до 0,5 м/с.
Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник»
Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.
Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени. Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.
Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.
Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:
Uл=Uф⋅3U _л= U _ф cdot sqrt{3}где:
Uл — напряжение между двумя фазами;
Uф — напряжение между фазой и нейтральным проводом;
Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. Iл = Iф.
При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток.2 )}
где:
U — фазное напряжение обмотки статора;
r1 — активное сопротивление фазы обмотки статора
r2 — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора;
x1 — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора;
x2 — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора;
m — количество фаз;
p — число пар полюсов.
Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:
Uф=Uл3=3803=220ВU _ф= {U _л} over { sqrt{3} } = {380} over {sqrt{3}} =220ВФазный ток равен линейному току и равен:
Iф=Iл=UфZ=22010=22AI _ф=I _л= {U _ф} over {Z } = {220} over {10} =22AПосле того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:
Uф=Uл=380BU _ф=U _л =380B Iф=UфZ=38010=38AI _ф = {U _ф} over {Z} = {380} over {10}=38A Iл=3⋅Iф=3⋅38=65,8AI _л= sqrt{3} cdot I _ф=sqrt{3} cdot38=65,8AСоответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.
С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.
Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.
Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.
Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»Разберем алгоритм работы данной схемы:
После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1.1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.
Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.
Список использованной литературы:
- ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
- Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
- Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907
Читайте также:
Подключение двигателей к различным видам ПЧ
Рассмотрим схемы включения асинхронных двигателей «звезда» и «треугольник» в контексте их питания от преобразователей частоты. Для начала немного освежим в памяти теорию.
Что такое «звезда» и «треугольник»
Обычно используются асинхронные двигатели с тремя обмотками, которые можно подключить двумя способами — по схеме «звезда» (обозначается символом «Y») или «треугольник» («Δ» или «D»). Схема соединения должна обеспечивать нормальную работу двигателя при имеющемся напряжении питания.
Первое, от чего необходимо отталкиваться при выборе схемы — информация на шильдике двигателя. На нем указываются параметры для обеих схем. Наиболее важный параметр — напряжение питания. Напряжение «звезды» в 1,73 раза (точнее в квадратный корень из 3) больше, чем «треугольника». Например, если указано, что напряжение питания двигателя, включенного по схеме «звезда», составляет 380 В, то можно точно сказать, даже не глядя на шильдик, что для включения по схеме «треугольник» необходимо напряжение 220 В. В данном случае напряжение 380 В соответствует линейному напряжению в стандартной сети, и двигатель можно подключать по схеме «звезда» через контактор либо через частотный преобразователь. То же самое справедливо и для случаев, когда напряжение «треугольника», указанное на шильдике, равно 380 В. Тогда, умножая на 1,73, получаем напряжение «звезды» равным 660 В.
Эти два типа двигателей, отличающиеся напряжениями питания (220/380 и 380/660 В), в подавляющем большинстве случаев используются на практике и имеют свои особенности подключения, которые мы рассмотрим ниже.
Классическая схема «звезда» / «треугольник»
При питании «напрямую» от промышленной сети с линейным напряжением 380 В подойдут оба типа двигателей. Нужно лишь убедиться, что схема включения обмоток собрана на нужное напряжение.
Однако на практике для питания в схеме «звезда» / «треугольник» применяют второй тип приводов (380/660 В). Данная схема используется для уменьшения пускового тока мощных двигателей, который может превышать рабочий в несколько раз. Несмотря на то, что этот ток кратковременный, в течение разгона питающая сеть и привод испытывают значительные электрические и механические перегрузки – ведь в первую долю секунды ток двигателя может в 10 раз превышать номинал, плавно снижаясь в процессе разгона.
Схема подключения «звезда» / «треугольник» приведена во многих источниках, поэтому лишь напомним коротко, как она работает.
Чтобы сделать процесс пуска более щадящим, сначала напряжение 380 В подают на обмотки двигателя, включенные по схеме «звезда». Поскольку рабочее напряжение этой схемы должно быть больше (660 В), двигатель работает на пониженной мощности. Через несколько секунд, после того, как привод раскрутится, включается «треугольник», для которого 380 В является рабочим напряжением, и двигатель выходит на номинальную мощность.
Классическую схему мы рассмотрели, а теперь разберём, в каких случаях использовать подключение двигателей в «звезде» и «треугольнике» при питании от преобразователя частоты.
Преобразователи частоты на 220 В
При питании преобразователя частоты от одной фазы (фазное напряжение 220 В) линейное напряжение на его выходе не может быть более 220 В. Поэтому для питания асинхронного двигателя от однофазного ПЧ нужно подключить обмотки привода с напряжениями 380/220 В по схеме «треугольник». Этот же двигатель, подключенный по схеме «звезда», будет работать с пониженной мощностью.
Преобразователи частоты на 380 В
Трехфазные ПЧ являются более универсальными с точки зрения подключения двигателей с разным напряжением питания. Главное – собрать в клеммнике (борно) двигателя схему на напряжение 380 В. Именно этот вариант используется в большинстве частотных преобразователей, работающих в промышленном оборудовании.
ПЧ с возможностью переключения «звезда» / «треугольник»
В некоторых преобразователях, работающих с мощными двигателями, имеется возможность оперативного переключения схемы работы. Это делается с целью расширения диапазона регулировки скорости двигателя вверх от номинальной. Метод основан на том факте, что подключение «звездой» обеспечивает более высокий момент на малой скорости, а подключение «треугольником» — высокую скорость. Можно задавать выходную частоту, на которой происходит переключение, время паузы (задержки) переключения, параметры двигателя для первого и второго режимов.
У частотных преобразователей такого типа имеются выходы для включения соответствующих контакторов, обеспечивающих формирование нужных схем включения.
Настройки ПЧ для схем «звезда» и «треугольник»
Когда выбирается схема подключения, нужно помнить о том, что некоторые параметры в настройках ПЧ чувствительны к выбору вида схемы, например, номинальное напряжение и номинальный ток.
Бывает так, что необходимо подключить двигатель, собранный по схеме «треугольник» на напряжение 220 В, к выходу трехфазного ПЧ, линейное напряжение которого при частоте 50 Гц равно 380 В. Понятно, что в этом случае двигатель нужно включить в «звезду», но иногда этого сделать невозможно.
Выход есть. Необходимо указать номинальную частоту двигателя равной не 50 Гц, как указано на шильдике, а 87 Гц (в 1,73 раза больше). Аналогичным образом нужно задать и максимальную выходную частоту преобразователя. В результате того, что отношение V/F на выходе ПЧ остается неизменным, на частоте 50 Гц напряжение на обмотках двигателя составит как раз 220 В. При этом верхнюю рабочую частоту двигателя необходимо установить на значение 50 Гц.
Преимуществом такого подключения является возможность повышения рабочей частоты двигателя выше 50 Гц, при этом вплоть до 87 Гц двигатель не будет терять рабочий момент. В данном случае важно следить за механическим износом системы и за нагревом привода.
Другие полезные материалы:
Обзор устройств плавного пуска Siemens
Назначение сетевых и моторных дросселей
FAQ по электродвигателям
Однофазный асинхронный электродвигатель
Дмитрий Левкин
Однофазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который работает от электрической сети однофазного переменного тока без использования частотного преобразователя и который в основном режиме работы (после пуска) использует только одну обмотку (фазу) статора.Конструкция однофазного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой
Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.Основные части однофазного двигателя: ротор и статор
Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.
Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.
Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.
Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.
Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку
Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Фmах до -Фmах.
Запустить
Остановить
Пульсирующее магнитное поле
Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.
Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:
,
- где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
- nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
- f1 – частота тока статора, Гц,
- p – количество пар полюсов,
- n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин
Запустить
Остановить
Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся
Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор
Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение. Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.
Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:
,
- где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
- n2 – частота вращения ротора, об/мин,
- s – скольжение асинхронного двигателя
Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока
Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр
,
- где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока
Запустить
Остановить
Вращающееся магнитное поле пронизывающее ротор
Ток индуцируемый в роторе переменным магнитным полем
Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:
,
- где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц
,
- где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц
Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.
Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;
частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;
скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;
частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц
Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент
,
- где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
- сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя
Электрический ток I2обр, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:
,
- где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м
Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,
,
Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.
Тормозящее действие обратного поля
При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно. Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.
,
- где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
- x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.
Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.
С помощью одной фазы нельзя запустить ротор
Ротор имеющий начальное вращение будет продолжать вращаться в поле создаваемом однофазным статором
Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор
При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение .
Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?
Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов. Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].
После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.
Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.
Подключение однофазного двигателя
С пусковым сопротивлением
Двигатель с расщепленной фазой — однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].
Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.
Омический сдвиг фаз, биффилярный способ намотки пусковой обмотки
Разное сопротивление и индуктивность обмоток
Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.
Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.
Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.
С конденсаторным пуском
Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.
Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым конденсатором
Чтобы достичь максимального пускового момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого требуется чтобы токи в главной и вспомогательной обмотках были сдвинуты друг относительно друга на 90°. Использование в качестве фазосдвигающего элемента резистора или дросселя не позволяет обеспечить требуемый сдвиг фаз. Лишь включение конденсатора определенной емкости позволяет обеспечить фазовый сдвиг 90°.
Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.
Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.
Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.
Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения. Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.
При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса. Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk. Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.
Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф’.
Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.
Статор такого однофазного двигателя выполняется с ярко выраженными полюсами на не симметричном шихтованном сердечнике. Ротор — короткозамкнутый типа «беличья клетка».
Данный электродвигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком данного двигателя является низкий КПД.
Схема обмотки двухскоростного двигателя
Вы можете узнать больше Схема ниже
Советы по монтажу проводки двигателя Электрическая конструкция Схема подключения двухполюсного двигателя Схема подключения Практик-механик Крупнейший форум производственных технологий Схема подключения 6-выводного 3-фазного двигателя Malochicolove Com Схема подключения 3-фазного 2-скоростного двигателя Best Of 3-фазный двигатель Схема подключения переключателя 2-скоростного вентилятора с 3 потолочным регулятором Почему соединение треугольником называется постоянным киловаттом, и Практический машинист Крупнейший форум по производственным технологиям Установка обмотки для 4-полюсного индукционного индуктора с короткозамкнутым ротором на 36 слотов Двухскоростной асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой с отводами Схема подключения двухпроводного электродвигателя Многоскоростной трехфазный двигатель 3 скорости 1 направление Мощность Сложность электрической схемы переключателя двухскоростного вентилятора 3 Двигатель Схема подключения трехфазного двухскоростного двигателя Схема подключения двухскоростного двигателя вентилятора переменного токаТрехфазные двигатели, двухскоростные, с одной обмоткой
3-фазные двигатели, 2 скорости, с одной обмоткойJohnGierich3021-04-29T13: 46: 20-05: 00 Маркировка клемм и подключения
Трехфазные двигатели — двухскоростные однообмоточные
Номенклатура NEMA — 6 отведений
Соединение с постоянным крутящим моментом |
Скорость | L1 | L2 | L3 | Типичное соединение | |
Высокий | 6 | 4 | 5 | 1, 2 и 3 Соединение | 2 WYE |
Низкое | 1 | 2 | 3 | 4-5-6 Открыто | 1 DELTA |
Соединение с регулируемым крутящим моментом |
Скорость | L1 | L2 | L3 | Типичное соединение | |
Высокий | 6 | 4 | 5 | 1, 2 и 3 Соединение | 2 WYE |
Низкое | 1 | 2 | 3 | 4-5-6 Открыто | 1 DELTA |
Подключение постоянной мощности |
|
Скорость | L1 | L2 | L3 | Типичное соединение | |||
Высокий | 6 | Высокий | 6 | 4 | 5 | 1-2-3 Открыто | 2 DELTA |
Низкий | 1 | 2 | 3 | 4 и | 1 |
* ВНИМАНИЕ: Разница в мощности двигателей в Европе со скоростью может отличаться от указанной выше.
вернуться к содержанию
Маркировка клемм и подключения
Трехфазные двигатели — двухскоростные, с одной обмоткой
Номенклатура IEC — 6 выводов
Постоянная Моментное соединение |
Скорость | L1 | L2 | L3 | Типовое соединение | |
Высокий | 2W | 2U | 2V | 1U и 1V и 1W Присоединиться | 2 |
Низкий | 1 | 1V | 1W | 2U-2V-2W Открытый | 1 |
Соединение с регулируемым крутящим моментом |
Скорость | L1 | L2 | Типичный Подключение | ||
High | 2W | 2U | 2V | 1U и 1V и 1W Присоединение | 2 |
Low | 1 | 1V | 1W | 2U-2V-2W Open | 1 |
вернуться к содержанию
Праймер для двухскоростных двигателей
Устранение загадок.
Кажется, что в двухскоростных двигателях есть много загадок, но на самом деле они довольно просты. В первую очередь их можно разделить на два разных типа обмоток.
Две скорости, две обмотки
Двухобмоточный двигатель выполнен таким образом, что на самом деле это два двигателя, намотанные в один статор. Одна обмотка при включении дает одну из скоростей. Когда вторая обмотка находится под напряжением, двигатель принимает скорость, определяемую второй обмоткой.Двухскоростной двухобмоточный двигатель можно использовать для получения практически любой комбинации нормальных скоростей двигателя, и две разные скорости не обязательно связаны друг с другом коэффициентом скорости 2: 1. Таким образом, двухскоростной двигатель, требующий 1750 об / мин и 1140 об / мин, по необходимости должен быть двухобмоточным.
Две скорости, одна обмотка
Второй тип двигателя — двухскоростной однообмоточный. В этом типе двигателя должно существовать соотношение 2: 1 между низкой и высокой скоростью.Двухскоростные однообмоточные двигатели имеют конструкцию, которая называется последовательным полюсом. Эти двигатели намотаны на одну скорость, но при повторном подключении обмотки количество магнитных полюсов в статоре удваивается, а скорость двигателя снижается до половины исходной скорости.
Двухскоростной однообмоточный двигатель по своей природе более экономичен в производстве, чем двухскоростной двухобмоточный двигатель. Это связано с тем, что для обеих скоростей используется одна и та же обмотка, и прорези, в которые помещаются проводники внутри двигателя, не должны быть почти такими большими, как они должны были бы быть для размещения двух отдельных обмоток, которые работают независимо.Таким образом, размер корпуса двухскоростного однообмоточного двигателя обычно может быть меньше, чем у эквивалентного двухобмоточного двигателя.
Классификация нагрузки
Второй момент, который вызывает большую путаницу при выборе двухскоростных двигателей, — это классификация нагрузки, с которой эти двигатели должны использоваться. В этом случае необходимо определить тип нагрузки, которая будет приводиться в действие, и выбрать двигатель в соответствии с требованиями к нагрузке. Доступны три типа: постоянный крутящий момент, переменный крутящий момент и постоянная мощность.
Постоянный крутящий момент
Нагрузки с постоянным крутящим моментом — это такие типы нагрузок, при которых требуемый крутящий момент не зависит от скорости. Этот тип лестницы представляет собой обычную нагрузку на конвейеры, поршневые насосы, экструдеры, гидравлические насосы, упаковочное оборудование и другие подобные типы грузов.
Регулируемый крутящий момент
Второй тип нагрузки, который сильно отличается от постоянного крутящего момента, — это нагрузка, передаваемая на двигатель центробежными насосами и воздуходувками.В этом случае требование крутящего момента нагрузки изменяется с низкого значения на низкой скорости на очень высокое значение на высокой скорости.
При типичной нагрузке с переменным крутящим моментом удвоение скорости увеличивает требуемый крутящий момент в 4 раза, а потребность в лошадиных силах — в 8 раз. Таким образом, на нагрузку этого типа грубая сила должна подаваться на высокой скорости, а на низкой скорости требуются значительно меньшие уровни мощности и крутящего момента. Типичный двухскоростной двигатель с регулируемым крутящим моментом может иметь мощность 1 л.с. при 1725 и.25 л.с. при 850 об / мин
Характеристики многих насосов, вентиляторов и нагнетателей таковы, что снижение скорости вдвое приводит к выходу на низкой скорости, что может быть неприемлемым. Таким образом, многие двухскоростные двигатели с регулируемым крутящим моментом изготавливаются с комбинацией скоростей 1725/1140 об / мин. Эта комбинация дает примерно половину выходной мощности вентилятора или насоса при использовании низкой скорости.
Постоянная мощность
Последний тип используемого двухскоростного двигателя — двухскоростной двигатель постоянной мощности.В этом случае двигатель спроектирован таким образом, что мощность в лошадиных силах остается постоянной, когда скорость снижается до низкого значения. Для этого необходимо, чтобы крутящий момент двигателя удвоился, когда он работает в режиме низкой скорости. Обычно двигатель этого типа применяется в процессах обработки металла, таких как сверлильные станки, токарные станки, фрезерные станки и другие подобные станки для удаления металла.
Требование постоянной мощности, возможно, лучше всего можно представить себе, если учесть требования к простой машине, такой как сверлильный станок.В этом случае при сверлении большого отверстия большим сверлом скорость низкая, но требования к крутящему моменту очень высоки.
Сравните это с противоположной крайностью сверления небольшого отверстия, когда скорость сверления должна быть высокой, но требуемый крутящий момент низкий. Таким образом, требуется, чтобы крутящий момент был высоким, когда скорость низкая, и крутящим моментом, который был низким, когда скорость была его. это ситуация с постоянной мощностью.
Двигатель постоянной мощности — самый дорогой двухскоростной двигатель. Легко доступны трехфазные двухскоростные двигатели с постоянным и переменным крутящим моментом.Двухскоростные двигатели с постоянной мощностью обычно доступны только по специальному заказу.
Двухскоростные однофазные двигатели
Двухскоростные однофазные двигатели для обеспечения постоянного крутящего момента труднее поставить, поскольку существует проблема обеспечения пускового выключателя, который будет работать в нужное время для обеих скоростей. Таким образом, однофазный двигатель с нормальной скоростью предлагается как двигатель с регулируемым крутящим моментом в конфигурации с постоянным разделенным конденсатором. Двигатель с постоянным разделенным конденсатором имеет очень низкий пусковой момент, но подходит для использования в небольших центробежных насосах и вентиляторах.
Сводка
Использование двухскоростных двигателей в будущем будет довольно быстро расти, поскольку пользователи промышленных двигателей начинают осознавать желательность использования этого типа двигателей на вытяжных вентиляторах и циркуляционных насосах, чтобы поток воздуха и воды можно было оптимизировать в соответствии с условиями. которые существуют на заводе или в процессе. Очень значительная экономия энергии может быть достигнута за счет использования двухскоростного подхода. TMD
Схема подключения | Описание | ||
3226 | 381200, 416279 | Две скорости, одна обмотка, ТН или ТТ M / S, одно напряжение | |
3233 | Две скорости, одна обмотка, CHP M / S, одно напряжение | ||
3251 | 344139, 416282 | Две скорости, две обмотки, VT / CT / CHP M / S, одно напряжение | |
11658 | 344137, 416280 | Соединение звезда-треугольник, одиночное напряжение | |
108323 | Однофазный, двойное напряжение, 6 выводов, вращение против часовой стрелки | ||
108324 | Однофазный, однофазный, 4 вывода, вращение против часовой стрелки | ||
109144 | 158802, 344136 | Соединение звездой, двойное напряжение | |
109145 | 158803, 344122 | Соединение треугольником, двойное напряжение | |
130274 | 381679 | Соединение звездой, двойное напряжение, PWS на низком напряжении | |
137033 | 344138 | Соединение звезда-треугольник, двойное напряжение | |
159833 | 344133 | Соединение треугольником, двойное напряжение, PWS на низком напряжении | |
165975 | 377836, 416281, 896428 | Соединение звездой или треугольником, одно напряжение, PWS | |
195759 | 96441 | 6 выводов, соединение звездой или треугольником, одно напряжение с полной обмоткой — начало через линию | |
356693 | Однофазный, однофазный, 4 вывода, вращение против часовой стрелки | ||
387151 | 7 выводов, две скорости, две обмотки, ТН / ТТ / ТЭЦ, одно напряжение | ||
388299 | Соединение звездой с нейтралью, одно напряжение | ||
3 | Соединение звездой, двойное напряжение, с термозащитой | ||
414729 | 6 выводов, соединение звездой, одно напряжение, полная обмотка — начало через линию | ||
434839 | Одно напряжение звезда или треугольник с одним трансформатором тока | ||
438252 | 438264 | 6 выводов, 1.Соотношение 73 к 1, двойное напряжение или пуск по схеме звезда — треугольник при низком напряжении | |
453698 | Однофазный, однофазный, 4 вывода, индукционный генератор | ||
463452 | 2 скорости, 2 обмотки, одно напряжение, соединение звездой, с трансформаторами тока, грозозащитными разрядниками и конденсаторами импульсных перенапряжений; Низкоскоростная намотка | ||
466703 | 12 выводов, пуск звезда — треугольник или одно напряжение PWS, собранный в кабельной коробке | ||
488075 | Соединение звезда, треугольник или PWS, 12 выводов, двойное напряжение | ||
488076 | Пуск, треугольник, звезда или подключение PWS, 2 полюса, 12 выводов, одно напряжение | ||
499495 (дельта) | 3 | Соединение треугольником, одно напряжение | |
499495 (звезда) | 3 | Соединение звездой, одно напряжение | |
587-13816 | 423622, 978576 | Соединение треугольником, трансформаторы тока | |
587-18753 | 423555, 958798 | Соединение звездой, трансформаторы тока | |
779106 | Две скорости, две обмотки, CT / VT / CHP M / S, YD на обеих скоростях, одно напряжение | ||
845929 | Соединение звездой, Трансформаторы тока, LA, SC, одиночное напряжение | ||
872326 | Две скорости, одна обмотка, яркость на высокой скорости, одно напряжение | ||
897847 | Подключение силового блока | ||
1 | Одна фаза, одно напряжение, 3 вывода, вращение по часовой или против часовой стрелки | ||
3 | Однофазный, 115/230 В, 7 выводов, с тепловой защитой, вращение по часовой стрелке | ||
6 | Соединение звездой, двойное напряжение, с термозащитой | ||
0 | 12-проводный, двойной напряжение, Y-D ИЛИ 6-проводный, одиночный, Y-D | ||
0 | Однофазный, на два напряжения, 11 выводов, с термозащитой, вращение по часовой стрелке | ||
1 | 356692 | Однофазный, однофазный, 5 выводов, с тепловой защитой, вращение по часовой стрелке | |
7 | 108323 | Однофазный, двойное напряжение, 6 выводов, вращение по часовой стрелке | |
2 | Две скорости, две обмотки, одно напряжение, PWS на обеих обмотках или полная обмотка — начало линии | ||
0 | Соединение треугольником, одно напряжение, с 4 трансформаторами тока, LA и SC | ||
3 | Соединение звездой, двойное напряжение, PWS на оба напряжения | ||
957238 | Пуск, треугольник, звезда или подключение PWS, 12 выводов, одно напряжение | ||
965105 | Соединение треугольником, 9 выводов, ТН, 2 скорости, 1 обмотка, одно напряжение | ||
987241 | Соединение треугольником, одно напряжение, с трансформаторами тока, LA и SC | ||
9 | Подключение двигателя с тройным расходом | ||
2010950 | Одно напряжение, соединение WYE, с частичной защитой трансформатора тока | ||
2010964 | Одно напряжение, соединение WYE, с частичной защитой трансформатора тока, грозозащитными разрядниками и конденсаторами импульсных перенапряжений | ||
Воздуходувка | Схемы подключения одно- и трехфазных воздуходувок, * Термозащита |
(PDF) Анализ и разработка двухскоростного однофазного асинхронного двигателя с 2- и 18-полюсными специальными обмотками
POPESCU et al.: АНАЛИЗ И КОНСТРУКЦИЯ ДВУХСКОРОСТНОГО ОДНОФАЗНОГО ИНДУКЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С 2- И 18-ПОЛЮСНЫМИ СПЕЦИАЛЬНЫМИ ОБМОТКАМИ 69
ТАБЛИЦА III
M
ПАРАМЕТРЫ OTOR ДЛЯ
240 В, 60 H
Z
CВКЛЮЧЕНИЯ
Метод, разработанный для анализа двигателей, позволяет унифицировать
асинхронных двигателей с подключением по схеме «треугольник» или «звезда» по Штейнмецу
, питаемым от однофазного источника напряжения. Общее совпадение
между расчетными и измеренными характеристиками можно считать
удовлетворительным для первой проверки разработанной теории.Основываясь на математически доказанной эквивалентности между
соединением Штейнмеца и основной и вспомогательной обмотками,
, метод может быть напрямую реализован в существующем программном обеспечении для проектирования канальных двигателей
, и двигатель может быть оптимизирован
с использованием однофазной схемы. моторные процедуры. Некоторые из наиболее важных особенностей двигателя с соединением Steinmetz обсуждались также
и приводились некоторые рекомендации по конструкции
.
A
PPENDIX
Параметры двигателя, используемые для моделирования переходных процессов, указаны в таблице III.
A
ЗНАНИЕ
Авторы хотели бы поблагодарить Р. Бартоса и А. Филлипса,
, которые работают с AO Smith Corporate Technology Center, за
предоставленные технические идеи и за их вклад в
при подготовке статьи . Б. Лэдд, который работает в компании AO Smith Electric
Products Company, выражает благодарность за его экспериментальный вклад в умственную работу
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] К.Г. Вейнотт, Теория и проектирование малых асинхронных двигателей. Новый
Йорк: МакГроу-Хилл, 1959.
[2] Р.В. Фей и Дж. Д. Ллойд, «Проектирование и анализ испытаний однофазных двигателей.
Асинхронные двигателис общей обмоткой 4–8 полюсов », IEEE Trans. Инд.
Прил., Т. 31, вып. 6, pp. 1437–1440, ноябрь / декабрь. 1995.
[3] Т. Дж. Э. Миллер, Дж. Х. Глиманн, К. Б. Расмуссен и Д. М. Ионел, «Анализ
конденсаторного двигателя с ответвленной обмоткой», в Proc.Конф. Рек. Int. Конф.
Электрические машины, т. 1, Стамбул, Турция, сентябрь 1998 г., стр. 581–585.
[4] Дж. Степина, Однофазные асинхронные двигатели: Motorsoft Inc., 2003.
ISBN 3-211-81 691-7 в переводе с Die Einphasenasyncronmotoren,
Springer Verlag, Берлин, Германия, 1982.
[5] Т.Дж. Миллер, Д.М. Ионел и М.И. МакГилп, PC-IMD 3.0 для Win-
dows – Программное обеспечение. Глазго, Великобритания: Лаборатория SPEED, Университет
,, Глазго, 2002.
[6] Т. Дж. Миллер и М. И. МакГилп, PC-FEA 5.0 для Windows — Программное обеспечение
ware. Глазго, Великобритания: SPEED Laboratory Univ. Glasgow, 2002.
[7] Д. М. Ионел, М. В. Цистелекан, Т. Дж. Э. Миллер и М. И. МакГилп, «Новый аналитический метод
для расчета реактивных сопротивлений воздушного зазора в 3-фазных асинхронных двигателях
», в Proc. Конф. Рек. IEEE Ind. Appl. Soc.
Анну. Встреча, т. 1, Сент-Луис, Миссури, октябрь 1998 г., стр. 65–72.
[8] Попеску М., Т.Йокинен, Э. Деметер и В. Наврапеску, «Моделирование и анализ
двухфазной индукционной машины с неортогональными обмотками статора
», в Proc. Конф. Рек. IEEE Int. Приводы для электрических машин
Conf., Сиэтл, Вашингтон, май 1999 г., стр. 389–391.
[9] П. К. Краузе, О. Васинчук, С. Д. Судхофф, Анализ электрического оборудования.
. Нью-Йорк: IEEE Press, 1995.
[10] Т. А. Леттенмайер, Д. В. Новотны и Т. А. Липо, «Однофазный индукционный двигатель
с конденсатором с электронным управлением», IEEE Trans.Инд.
Прил., Т. ИА-27, вып. 1. С. 38–43, янв. / Февр. 1995.
[11] E. Muljadi, Y. Zhao, T.-H. Лю и Т.А. Липо, «Регулируемый конденсатор переменного тока
для однофазного асинхронного двигателя», IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 29, нет.
3, стр. 479–485, май / июн. 1993.
[12] T.-H. Лю, «Контроль максимального крутящего момента с помощью управляемого конденсатора для однофазного асинхронного двигателя
», IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 42, нет.
1, стр. 17–24, февраль 1995 г.
[13] М. Попеску, Д. М. Ионел и Д. Г. Доррелл, «Векторное управление несимметричными двухфазными индукционными машинами
», в Proc. Конф. Рек. IEEE Int.
Electric Machines Drives Conf., Бостон, Массачусетс, июнь 2001 г., стр. 95–101.
[14] Х. Хуанг, Э. Фукс и Дж. К. Уайт, «Оптимальное размещение конденсатора серии
в однофазных асинхронных двигателях», IEEE Trans. Энергия
Конверс., Т. 3, вып. 3, pp. 647–652, Sep. 1988.
[15] E.Ф. Фукс, А. Дж. Ванденпут, Дж. Холл и Дж. К. Уайт,
«Анализ конструкции
однофазных асинхронных двигателей с конденсаторным пуском и питанием от конденсатора», IEEE
Trans. Energy Convers., Т. 5, вып. 2, стр. 327–336, июнь 1990 г.
[16] С. Э. М. де Оливейра, «Работа трехфазных асинхронных двигателей, подключенных к однофазному источнику питания», IEEE Trans. Energy Convers. , т. 5, вып.
4, стр. 713–718, декабрь 1990 г.
[17] А. Тозуне, «Сбалансированная работа трехфазного асинхронного двигателя с асимметричными обмотками статора
, подключенными к однофазному источнику питания»,
Proc. .Inst. Избрать. В, т. 138, нет. 4, pp. 167–174, Jul. 1991.
[18] MH El-Maghraby, RH Thejel и MM Ibrahim, «Новый подход
к анализу трехфазного асинхронного двигателя с различными номинальными характеристиками con-
.подключен к однофазной сети », — тр. Inst. Избрать. Англ., Эл. Мощность
Аппликат., Об. 139, нет. 3, pp. 145–154, May 1992.
[19] С. Уильямсон и А. С. Смит, «Единый подход к анализу однофазных асинхронных двигателей
», IEEE Trans.Ind. Appl., Vol. ИА-35, вып.
4, стр. 837–843, июл. / Авг. 1999.
[20] Т. Ф. Чан и Л. Л. Лай, «Стационарный анализ и характеристики однофазного саморегулирующегося индукционного генератора
», Proc. Inst.
Избран. Англ., Генерал., Трансм. Дистриб., Т. 149, нет. 2, pp. 233–241, Mar.
2002.
[21] T. F. Chan, L. L. Lai, L.-T. Ян, «Анализ методом конечных элементов однофазного индукционного генератора, подключенного к сети
, с подключением Steinmetz
», IEEE Trans.Energy Convers., Т. 18, нет. 2, pp. 321–329, Jun.
2003.
Мирча Попеску (M’98 – SM’04) родился в Бухаресте, Румыния. Он получил
M.Eng. и к.т.н. степень в области электротехники, полученная в Университете «Po-
litehnica» Бухарест, Румыния.
С 2000 года он является научным сотрудником лаборатории SPEED, Глазго,
, Университет, Глазго, Великобритания. С 1984 по 1986 год он работал над проектированием приводов постоянного тока
и проверкой качества в компании «Electrotehnica» S.А. Бухарест. С 1986 по 1997 год,
он был менеджером проекта в Исследовательском институте электрических машин
(ICPE-ME), Бухарест, работая над промышленными и исследовательскими разработками. С
с 1991 по 1997 год он работал приглашенным доцентом кафедры электрических приводов
и машин в Университете «Политехника» в Бухаресте. С 1997 г.
–2000 он был научным сотрудником лаборатории электромеханики,
Хельсинкский технологический университет, Эспоо, Финляндия.
Дэн М. Ионел (M’91 – SM’01) получил степень M.Eng. и к.т.н. Дипломы в области электротехники
Политехнического университета, Бухарест, Румыния.
В настоящее время он является главным инженером по электромагнитным технологиям в Технологическом центре AO Smith Cor-
, Милуоки, штат Висконсин. Он начал свою карьеру в исследовательском институте электрических машин Re-
(ICPE-ME), Бухарест, Румыния, и
продолжил в Великобритании, где он работал в лаборатории SPEED, Университет
Глазго, Глазго, США. .К. и Brook Crompton Company, поле Hudder-
, Великобритания.Его предыдущий опыт включает годичную стажировку Leverhulme Visiting
в Университете Бата, Бат, Великобритания
Маркировка проводов электродвигателя и соединения Для конкретных подключений двигателей Leeson перейдите на их веб-сайт и введите номер каталога Leeson в поле «Обзор», вы найдете данные подключения, размеры, данные паспортной таблички и т. Д.www.leeson.com Однофазные соединения: (трехфазные — см. Ниже)
Двойное напряжение: (только основная обмотка)
Двойное напряжение: (основная и вспомогательная обмотки)
Маркировка однофазных клемм по цвету: (Стандарты NEMA) Трехфазные соединения: Деталь Начало намотки:
9 выводов Номенклатура NEMA
12 выводов Номенклатура NEMA и IEC
Трехфазные односкоростные двигатели Номенклатура Nema — 6 выводов: Одно напряжение — внешнее соединение WYE
Одно напряжение — внешнее соединение треугольником Соединения одиночного напряжения WYE-треугольник
Соединения WYE-треугольник с двойным напряжением
Номенклатура NEMA — 9 выводов:
Двойное напряжение, соединение по треугольнику
Номенклатура NEMA — 12 выводов:
Двойное напряжение
Номенклатура IEC — 6 и 12 выводов:
Соединения WYE-треугольник с двойным напряжением
Пуск с двойным напряжением, соединением по схеме «звезда»
Номенклатура NEMA — 6 выводов:
Соединение с регулируемым крутящим моментом (низкоскоростная л.с. составляет 1/4 от высокоскоростной)
Подключение постоянной мощности (л.с. одинаковы на обеих скоростях)
Номенклатура IEC — 6 выводов:
Соединение с регулируемым крутящим моментом
|
Методы регулирования скорости асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель — это практически двигатель с постоянной скоростью, что означает, что для всего диапазона нагрузки изменение скорости двигателя довольно мало.Скорость параллельного двигателя постоянного тока можно очень легко изменять с хорошим КПД, но в случае асинхронных двигателей снижение скорости сопровождается соответствующей потерей эффективности и низким коэффициентом мощности. Поскольку асинхронные двигатели широко используются, регулирование их скорости может потребоваться во многих приложениях. Различные методы управления скоростью асинхронного двигателя объясняются ниже.Регулировка скорости асинхронного двигателя со стороны статора
1. Путем изменения подаваемого напряжения:
Из уравнения крутящего момента асинхронного двигателя,Сопротивление ротора R 2 постоянно, и если скольжение s небольшое, то (sX 2 ) 2 настолько мало, что им можно пренебречь.Следовательно, T ∝ sE 2 2 , где E 2 — ЭДС, индуцированная ротором, а E 2 ∝ V
Таким образом, T ∝ sV 2 , что означает, что если подаваемое напряжение уменьшается, развиваемый крутящий момент уменьшается. Следовательно, для обеспечения того же момента нагрузки скольжение увеличивается с уменьшением напряжения, и, следовательно, скорость уменьшается. Этот метод является наиболее простым и дешевым, но до сих пор используется редко, поскольку для относительно небольшого изменения скорости требуется большое изменение напряжения питания.
2. Изменяя применяемую частоту
Синхронная скорость вращающегося магнитного поля асинхронного двигателя равна,где f = частота питания и P = количество полюсов статора.
Следовательно, синхронная скорость изменяется с изменением частоты питания. Фактическая скорость асинхронного двигателя определяется как N = Ns (1 — s) .Однако этот метод не получил широкого распространения. Его можно использовать там, где асинхронный двигатель питается от специального генератора (так что частоту можно легко изменять, изменяя скорость первичного двигателя). Кроме того, при более низкой частоте ток двигателя может стать слишком большим из-за пониженного реактивного сопротивления. А если частота превышает номинальное значение, максимальный развиваемый крутящий момент падает, а скорость увеличивается.
3. Постоянное регулирование U / F асинхронного двигателя
Это самый популярный метод управления скоростью асинхронного двигателя.Как и в описанном выше методе, если частота питания снижается при сохранении номинального напряжения питания, поток в воздушном зазоре стремится к насыщению. Это вызовет чрезмерный ток статора и искажение магнитной волны статора. Следовательно, напряжение статора также должно быть уменьшено пропорционально частоте, чтобы поддерживать постоянный магнитный поток в воздушном зазоре. Величина потока статора пропорциональна отношению напряжения статора к частоте. Следовательно, если отношение напряжения к частоте остается постоянным, магнитный поток остается постоянным.Кроме того, при поддержании постоянного V / F развиваемый крутящий момент остается приблизительно постоянным. Этот метод дает более высокую эффективность во время выполнения. Поэтому в большинстве скоростных приводов переменного тока для управления скоростью используется метод постоянного напряжения / частоты (или метод переменного напряжения и переменной частоты). Наряду с широким диапазоном регулирования скорости, этот метод также предлагает возможность «плавного пуска».4. Изменение количества полюсов статора
Из приведенного выше уравнения синхронной скорости можно увидеть, что синхронная скорость (и, следовательно, скорость движения) может быть изменена путем изменения количества полюсов статора.Этот метод обычно используется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, поскольку ротор с короткозамкнутым ротором адаптируется к любому количеству полюсов статора. Смена полюсов статора достигается двумя или более независимыми обмотками статора, намотанными на разное количество полюсов в одинаковых пазах.Например, статор намотан с двумя 3-фазными обмотками, одна на 4 полюса, а другая на 6 полюсов.
для частоты питания 50 Гц
i) синхронная скорость при подключении 4-х полюсной обмотки, Ns = 120 * 50/4 = 1500 об / мин
ii) синхронная скорость при подключении 6-полюсной обмотки, Ns = 120 * 50/6 = 1000 об / мин
Регулировка скорости со стороны ротора:
1.Регулировка реостата ротора
Этот метод аналогичен управлению реостатом якоря параллельного двигателя постоянного тока. Но этот метод применим только к электродвигателям с фазным ротором, так как добавление внешнего сопротивления в ротор электродвигателей с короткозамкнутым ротором невозможно.2. Каскадный режим
В этом методе регулирования скорости используются два двигателя. Оба установлены на одном валу, поэтому оба работают с одинаковой скоростью. Один двигатель питается от трехфазного источника питания, а другой двигатель получает питание от наведенной ЭДС в первом двигателе через контактные кольца.Расположение показано на следующем рисунке.Двигатель A называется основным двигателем, а двигатель B — вспомогательным двигателем.
Пусть, N s1 = частота двигателя A
N с2 = частота двигателя B
P 1 = количество полюсов статора двигателя A
P 2 = количество полюсов статора двигателя B
N = скорость установки и одинаковая для обоих двигателей
f = частота питания
Теперь скольжение двигателя A, S 1 = (N s1 — N) / N s1 .
частота ЭДС, индуцированная ротором в двигателе A, f 1 = S 1 f
Теперь на вспомогательный двигатель B подается индукционная ЭДС ротора
, следовательно, N s2 = (120f 1 ) / P 2 = (120S 1 f) / P 2 .
теперь ставим значение S 1 = (N s1 — N) / N s1
я.е. N = N с2 .
из приведенных выше уравнений можно получить, что
С помощью этого метода можно получить четыре различных скорости.
1. когда работает только двигатель A, соответствующая скорость = .Ns1 = 120f / P 1
2. когда работает только двигатель B, соответствующая скорость = Ns2 = 120f / P 2
3. Если выполнено коммутационное каскадирование, скорость набора = N = 120f / (P 1 + P 2 )
4. Если выполняется дифференциальное каскадирование, скорость установки = N = 120f (P 1 — P 2 )