Пуск электродвигателя способом звезда, треугольник

Главная » Двигатели

Двигатели

Просмотров 5.5k. Опубликовано 11.06.2018
Обновлено 15.06.2018

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

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

Содержание

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

Содержание

Схема управления

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

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

Схема питания

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

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

Предупреждения

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

Переключение с треугольника в звезду

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

Пуск «Звезда — Треугольник»

Если асинхронный двигатель Вашего насоса (или другого механизма) запускается в режиме «

Звезда — треугольник«, то: 

— на первом этапе пуска обмотки двигателя, ротор которого еще неподвижен, коммутируются на питающую сеть таким образом, чтобы получить конфигурацию «Звезда»;
— затем, через небольшой временной интервал, автоматически производится переключение обмоток в конфигурацию «треугольник».

Это наиболее часто применяемый способ снижения пусковых токов. При пуске в положении «звезда», у двигателя, специально используемого для таких пусков, ток на треть ниже, чем при пуске путем прямого включения общепромышленного двигателя. Такой метод относительно дешев, прост и надежен.

Для механизмов с небольшим моментом инерции, например погружных насосов, пуск по методу «звезда-треугольник» не очень эффективен либо даже неэкономичен. Дело в том, что диаметр погружных насосов и их приводных электродвигателей невелик. Поэтому масса рабочего колеса насоса мала, вследствие чего мал и момент инерции. В результате погружным насосам для разгона от 0 до номинальной скорости об/мин. требуется не более пары десятков периодов напряжения сети. Это означает также, что насос при отключении конфигурации «звезда» и перед переходом к «треугольнику» (переключении тока) очень быстро, практически сразу же, останавливается.
Сравнение пусковых токов, возникающих при прямом включении и при включении по методу «звезда-треугольник», на первом этапе показывает заметное уменьшение величины тока. При переключении со «звезды» на «треугольник» механизм быстро останавливается, ЭДС вращения исчезает и во второй раз должен запускаться напрямую.
Из диаграммы на рисунке видно, что на втором этапе значительного сокращения амплитуды пускового тока уже не происходит. Уменьшается лишь длительность этой перегрузки. Поэтому можно заключить, что пуск «Звезда-треугольник» неэффективен для механизмов с малыми моментами инерции.

Несколько иначе складывается ситуация у центробежных насосов, имеющих больший диаметр и большую массу и обладающих соответственно более продолжительным моментом инерции. У электродвигателей мощностью свыше 45 кВт можно, как правило, достигнуть значительного снижения второго пика тока. Следует отметить, что слишком долгая эксплуатация электродвигателя в режиме «треугольник» приводит к его перегреву (вспоминаем курс «Электрические машины» и «ТОЭ», циркуляцию паразитной третьей и кратных ей гармоник внутри «треугольника» никому еще отменить не удалось) и, следовательно, сокращает срок службы.
Установки, содержащие погружные насосы с электродвигателями, включаемыми по этому методу, часто бывают дороже, чем с общепромышленными, поскольку для электродвигателя требуется два соединительных кабеля (вместо обычно необходимого одного).

Устройство для плавного пуска электродвигателя представляет собой электронный прибор, снижающий напряжение и соответственно пусковой ток путем фазового управления тиристорными или симисторными сборками, включаемыми последовательно со статорными обмотками. Электронный прибор УПП содержит регулировочный блок, где настраиваются различные эксплуатационные и защитные параметры, и силовой блок с встречно-параллельно включенными тиристорами/симисторами. С его помощью пусковой ток ограничивают, как правило, величиной, в 2–3 раза превышающей номинальный ток.  Наличие значительного момента инерции в процессе пуска может привести к увеличению теплообразования в электродвигателе и, тем самым, к снижению его срока службы.

Поэтому рекомендуется заменять схемы пуска «звезда-треугольник» на плавные электронные пускатели.

Тем более, что технически эта задача не представляет никакой сложности и асинхронный двигатель менять не нужно! При проведении такой замены,  рекомендуется соблюдать  в первую очередь «Правила облаштування електроустановок» приведенные здесь времена ускорения/ замедления для плавного пуска. В том случае, если требуется особенно высокий пусковой момент, пусковое напряжение можно повысить на 50%. Однако при нормальных условиях эксплуатации для электродвигателей, которыми оснащают насосы ведущие фирмы, этого не требуется .
При плавном пуске электродвигателя тиристорный силовой блок обеспечивает подачу тока несинусоидальной формы и создает высшие гармоники. В связи с очень коротким временем ускорения/торможения с практической точки зрения (и в нормах, касающихся высших гармоник) это не имеет продолжительного отрицательного влияния на питающую сеть. Однако может вносить помехи в работу контроллеров. Для исключения влияния помех желательна установка противопомеховых фильтров** на входе устройства плавного пуска.
Как показано, устройство плавного пуска рекомендуется устанавливать вместе с обходным контактором, чтобы электродвигатель в процессе эксплуатации работал в режиме прямого присоединения к питающей сети. Тем самым обеспечивается минимальный износ и потеря мощности в устройстве для плавного пуска.

** этому вопросу вскоре будет посвящен отдельный раздел, хотя вопрос сам по себе дискуссионный!

Устройство плавного пуска

по сравнению со пускателем звезда-треугольник

Всякий раз, когда запускается электродвигатель, он потребляет значительное количество энергии. Этот внезапный приток энергии может повредить двигатель, привести к провалам напряжения и вызвать другие проблемы. Для защиты от этих нежелательных эффектов вам необходимо выбрать метод пуска, обеспечивающий безопасный запуск двигателя.

Два из этих способов пуска включают использование устройств плавного пуска и пускателей по схеме звезда-треугольник. Хотя эти два устройства имеют схожую цель, они во многом различаются. В этой статье мы дадим определение и сравним эти две технологии, чтобы помочь вам выбрать правильную для приложений вашей компании.

Что такое устройство плавного пуска?

Устройства плавного пуска, также называемые устройствами плавного пуска с пониженным напряжением (RVSS), представляют собой полупроводниковые устройства, которые защищают электродвигатели переменного тока от повреждений из-за резкого увеличения мощности во время запуска. Они делают это, позволяя мощности медленно увеличиваться за счет постепенного увеличения напряжения, подаваемого на двигатель. Обычно они используются только при запуске, но некоторые из них можно использовать и при остановке двигателя.

Устройства плавного пуска могут состоять из электрических или механических компонентов или их комбинации. В механических устройствах плавного пуска могут использоваться муфты и различные виды муфт, в которых для передачи крутящего момента используется жидкость, стальная дробь или магнитные силы. Электрические устройства плавного пуска уменьшают крутящий момент, временно изменяя способ подключения двигателя к электрическому току или иным образом уменьшая потребляемый ток или напряжение с помощью электрических средств. Электрические устройства плавного пуска могут управлять от одной до трех фаз. Трехфазный контроль обычно дает лучшие результаты.

Обычно в устройствах плавного пуска используются кремниевые выпрямители и тиристоры для снижения напряжения. В выключенном состоянии тиристоры ограничивают ток, а во включенном — разрешают. Когда двигатель разгоняется, тиристоры включаются. После достижения максимальной скорости включаются обходные контакторы, что помогает уменьшить нагрев двигателя.

Что такое стартер звезда-треугольник?

Пускатели «звезда-треугольник» — это еще одно устройство, которое можно использовать для снижения потребления тока во время запуска двигателя. Его часто используют для пуска трехфазных асинхронных двигателей, но его можно использовать только при пуске двигателя без нагрузки и при относительно низком требуемом пусковом токе.

При использовании этого метода двигатель сначала запускается с обмоткой статора, соединенной звездой. Как только двигатель достигает определенной скорости или по прошествии определенного времени, двигатель будет работать с обычной обмоткой статора, соединенной треугольником. При запуске со звездой снижается напряжение на каждой обмотке, а также уменьшается крутящий момент.

При соединении звездой четыре провода. Три из них – фазные провода, а четвертый – нулевой. Нейтральный провод подключается в начальной точке, где сходятся трехфазные провода. При соединении треугольником три — это три провода. Нейтральная клемма отсутствует, хотя при необходимости в качестве нейтрального пути можно использовать землю.

Пускатели «звезда-треугольник» содержат трехполюсный двухпозиционный переключатель, который переключает обмотки статора со звезды на треугольник. У них также есть три контактора, главный контактор, контактор звезды и треугольник, которые контролируют токи обмотки. Они также содержат реле времени, трехполюсный тепловой расцепитель максимального тока и либо плавкие элементы, либо автоматические выключатели для цепей.

Устройства плавного пуска и пускатели «звезда-треугольник»

Итак, чем похожи устройства плавного пуска и пускатели «звезда-треугольник» и чем они отличаются? И что вы должны использовать для запуска вашего двигателя?

Оба типа стартеров служат одной и той же цели. Они снижают напряжение, подаваемое на двигатель во время запуска, чтобы предотвратить внезапный скачок мощности, который может повредить двигатель и вызвать различные другие проблемы. Однако основными отличиями являются:

• Количество состояний: Пускатели звезда-треугольник имеют только два состояния, низкое напряжение и полное напряжение, между которыми пускатель переключается. С другой стороны, устройства плавного пуска запускаются постепенно. Они могут иметь бесконечные состояния в пределах возможностей управляющей электроники и ваших требований к запуску.
• Способность работать с различными условиями нагрузки: Устройства плавного пуска могут работать с различными условиями нагрузки, такими как пуски с нагрузкой и без нагрузки, в то время как устройства со схемой звезда-треугольник не могут.
• Время пуска: Устройства плавного пуска позволяют контролировать время пуска, а пускатели звезда-треугольник — нет. Время пуска для пускателей со звезды на треугольник составляет от трех до семи секунд, в то время как для устройств плавного пуска время пуска регулируется от одной до 60 секунд.
• Управление крутящим моментом: Устройства плавного пуска также предлагают динамическое управление крутящим моментом, что позволяет регулировать крутящий момент в соответствии с различными характеристиками двигателя и нагрузки. При использовании пускателей по схеме звезда-треугольник вы не можете регулировать пусковой крутящий момент.
• Плавный останов: Некоторые устройства плавного пуска также имеют функцию плавного останова, а пускатели со звездой-треугольником — нет.
• Снижение тока при очень малых нагрузках: При очень малых нагрузках пускатели звезда-треугольник могут снизить пусковой ток до более низкого уровня, чем это может сделать устройство плавного пуска.
• Простота: Пускатели «звезда-треугольник» сложнее, чем устройства плавного пуска. Также проще установить устройства плавного пуска.
• Открытый переход и потеря мощности: В пускателях по схеме «звезда-треугольник» между соединением «звезда» и «треугольник» существует открытый переход, который может привести к переходным процессам и высокому крутящему моменту. Источник питания также теряется во время этого перехода. В устройствах плавного пуска такого открытого перехода и потери мощности нет.
• Стоимость: Устройства плавного пуска стоят дороже, чем пускатели звезда-треугольник, хотя устройства плавного пуска более эффективны. Однако сегодня разница в стоимости между двумя типами стартеров меньше, чем раньше.
• Области применения: Пускатели звезда-треугольник могут использоваться для двигателей малой мощности, запускаемых под нагрузкой, машин средней мощности, запускаемых без нагрузки, маломощных вентиляторов и маломощных центробежных насосов. Устройства плавного пуска можно использовать с большими двигателями с нагрузкой или без нее, включая двигатели, используемые для компрессоров, вентиляторов, насосов, конвейеров, мешалок, смесителей, мельниц и т. д.

Обзор пускателей двигателей

Какой пускатель использовать: плавный пускатель или пускатель звезда-треугольник?

Какой тип стартера следует использовать с двигателем? Устройства плавного пуска предлагают больше функций и более простую установку, но пускатели по схеме «звезда-треугольник» обеспечивают более низкую стоимость. Вот несколько дополнительных причин для использования каждого типа пускателя:

Причины для использования устройств плавного пуска

В настоящее время устройства плавного пуска используются чаще, чем пускатели со звездой-треугольником, благодаря их расширенным возможностям и дополнительным функциям. Если у вас есть более крупный двигатель, который вы часто запускаете и останавливаете, лучше выбрать устройство плавного пуска, поскольку оно более эффективно, чем пускатель звезда-треугольник.

Устройства плавного пуска также более универсальны, чем пускатели звезда-треугольник, и их проще устанавливать. Вы также можете выбрать устройство плавного пуска из-за его дополнительных возможностей, таких как способность приспосабливаться к различным условиям нагрузки, включать плавные остановы и регулировать время пуска и крутящий момент. Устройства плавного пуска также обладают преимуществами благодаря улучшенной функциональности, такой как плавный прогрессивный пуск, отсутствие потерь мощности, встроенная защита и длительный срок службы благодаря отсутствию движущихся частей

Причины использования пускателей звезда-треугольник

Основным преимуществом пускателей звезда-треугольник является их более низкая стоимость, хотя разница в стоимости меньше, чем раньше. Из-за более низкой стоимости пускатель звезда-треугольник может быть правильным выбором для двигателя, который вы редко запускаете, или особенно небольшого двигателя. Пускатель звезда-треугольник может быть лучшим выбором для очень легких нагрузок, так как он может снизить напряжение больше, чем устройство плавного пуска.

Ремонт стартеров электродвигателей от Global Electronic Services

В Global Electronic Services наша опытная команда может предоставить квалифицированные услуги по ремонту и техническому обслуживанию, необходимые вашей компании для стартеров электродвигателей, а также широкого спектра других типов промышленного оборудования. Если у вас есть вопросы о ваших стартерах или вы хотите узнать больше о наших услугах по ремонту, свяжитесь с нами сегодня, и мы будем рады помочь вам.

Звезда-Треугольник, плавный пуск, ЧРП… Как сделать плавный пуск электродвигателя?

Без категории Матеуш Бялас 6 января 2021 г. 21 марта 2021 г.

Различные методы плавного пуска

Существует несколько методов плавного пуска электродвигателей. В этой серии статей я опишу самые популярные решения. Во-первых, самый важный вопрос: зачем нужны устройства плавного пуска? В традиционном методе запуска электродвигателя полное напряжение, ток и крутящий момент применяются сразу после замыкания основных контактов. Проблема начинается, когда двигатель является большим потребителем. Большой пусковой ток очень часто в 6-7 раз превышает номинальный. Кроме того, пусковой момент создает дополнительную вибрацию для оборудования, на котором работает электродвигатель. Чтобы устранить эти проблемы, мы можем использовать различные типы устройств плавного пуска.

Первое и наиболее распространенное решение. Звезда-треугольник

Впервые использованный много лет, это пускатель звезда-треугольник. Это наиболее часто используемый метод запуска трехфазных асинхронных электродвигателей. Причина использования заключается в снижении напряжения при запуске больших двигателей. Физическая перенастройка обмоток двигателя при пуске позволяет снизить коэффициент момента, пусковой ток на 3. Таким образом, Е-двигатель запускается в режиме звезды и перенастраивается на соединение треугольником. После перенастройки мотор работает нормально.

Устройство плавного пуска изготовлено из цепи питания и управления. Функция силовой цепи заключается в подаче энергии на электродвигатель. Силовая цепь содержит три контактора, таймер и термозащиту. Контакторы меньше, чем 1 традиционный контактор для прямого подключения. Функция схемы управления – управление силовой цепью. Цепь управления состоит из управления пуском/остановом, управления контакторами и таймера. Это переходное переключение.

Цепь питания для плавного пуска по схеме звезда/треугольник

Цепь питания настолько проста, что, я думаю, не нуждается в более подробном объяснении. Управление дельта-звездой может осуществляться двумя разными способами. Может управляться с открытым переходом или с закрытым переходом.

На рисунках показаны цепи питания и управления с открытым переходом. Что важно в этом типе соединения, так это пауза между контакторами звезда и треугольник. Эту функцию выполняет таймер. Важно, что перерыв во время переключения будет не слишком долгим. В течение периода переключения двигатель должен работать вхолостую. Пока это происходит, он будет работать как генератор, поэтому он будет генерировать собственное напряжение. В момент повторного подключения к источнику питания генерируемое напряжение может складываться или вычитаться с напряжением источника питания. В течение нескольких миллисекунд будут происходить всплески напряжения и скачки напряжения. Имя этому физическому явлению — транзиенты.

Цепь управления плавным пуском по схеме звезда/треугольник

Для пуска двигателя пускателем по схеме звезда-треугольник управляющее напряжение должно проходить через контакты реле перегрузки. Когда кнопка остановки не используется, напряжение поступает на кнопку запуска. Активация кнопки пуска, подача напряжения на катушку реле времени и одновременное прохождение напряжения через нормально замкнутые контакты реле времени через вспомогательный таймер. Контакт 1 подает питание на катушку звезды. Активация катушки звезды замыкает вспомогательный контакт звезды, и на основную катушку подается напряжение, главный вспомогательный контакт замыкается. После окончания отсчета времени вспомогательный контакт таймера 1 размыкается, а вспомогательный контакт таймера 2 замыкается. Катушка звезды теряет напряжение, и катушка треугольника получает напряжение. С этого момента двигатель работает с полной нагрузкой. Двигатель остановится автоматически в случае перегрузки или может быть остановлен нажатием кнопки.

Замкнутый переход звезда/треугольник

Схема с закрытым переходом выглядит и работает немного иначе. Для этого требуется 4 контактора и наборы резисторов. Этот метод используется для уменьшения величины изменения переходных процессов, и конструкция системы выглядит так, как показано ниже.

Самые большие преимущества соединения звезда-треугольник в том, что это просто, эффективно (потребляет 2-кратный пусковой ток), дешево по сравнению с другими методами.