Optimalizace odporů stupňů spouštěcího reostatu asynchronního elektromotoru – Aplikovaná matematika

Na příkladech je zvažován princip volby magnetického spouštěče pro ovládání elektromotoru a jističe pro jeho ochranu před zkratovými proudy a přetížením.

Obsah článku

• Výběr magnetického startéru
• Příklad výpočtu a výběru startéru
• Výběr jističe
• Příklad výpočtu a výběru jističe
• Závěr

Pro spouštění, reverzaci a nucené zastavení protiproudých asynchronních elektromotorů používají elektrikáři stykače a magnetické spouštěče. Na správné volbě spínacího zařízení závisí jak spolehlivost systému jako celku, tak i elektrická bezpečnost obsluhy.

Volba spouštěče s nadměrným spínaným proudem vede k velkým finančním nákladům při jeho spínání se ozývají větší hlasitosti, než jaké produkují malé spouštěče.

Startéry s nedostatečným spínacím výkonem dlouho nevydrží, přehřejí se a spálí svorkovnice a kontakty. V důsledku toho se bude přechodový odpor zvyšovat, dokud kontakt zcela nezmizí, což povede k předčasné výměně zařízení.

Jističe musí být také správně vybrány, zvláště když je startování motoru obtížné. Příliš citlivý stroj se při startování vyklepe a pokud je naopak odebírán s nadměrnou proudovou rezervou, tak v nouzi nemusí reagovat, což povede k poškození kabelu, vinutí motoru, a dokonce i oheň.

Spouštění elektromotoru je doprovázeno zvýšeným proudem v době jeho zrychlování na jmenovité otáčky v případě přetížení a nedostatečného výkonu motoru k otáčení servomotorů je možný snížený počet otáček se zvýšenými proudy až do té míry, že je to možné; se vůbec nezačne točit. A naopak, pokud je výkon motoru nadměrný, pak proud, který spotřebovává, bude nižší než jmenovitý.

Z výše uvedených důvodů je potřeba správný výběr spouštěcích a ochranných zařízení v podobě magnetických spouštěčů, stykačů, tepelných relé a jističů.

Automatické spínače jsou instalovány před magnetickým spouštěčem, takže v případě potřeby je systém zcela odpojen od napětí, jak silový obvod, tak řídicí obvod (napájení cívky).

Místo jističů lze použít pojistky nebo pojistky, ale v poslední době jsou taková řešení méně běžná než dříve. To komplikuje údržbu a je nutné mít na skladě alespoň sadu pojistek.

Univerzální metody pro opravy asynchronních motorů mohou být velmi cenné pro majitele malých obchodů a dílen. Naši odborníci poskytli podrobný přehled procesu opravy v článku, který si můžete přečíst na tomto odkazu: Umění opravy: Indukční motory v malých obchodech

Výběr magnetického startéru

Magnetické startéry se vyrábějí pro určitý jmenovitý proud, z rozsahu: 6.3 – 10 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250. Zajímavostí je, že rozsah hodnocení startéru odpovídá zlatému řezu. Splňuje také standardní hodnoty průřezu drátu. Více o tom zde: Jaký je vztah mezi průřezy drátů a populací králíků

Magnetické startovací obvody PML:

Magnetické spouštěče se často nedělí podle proudů, ale podle hodnot od 0 do 7, čím vyšší je proud (nebo velikost spouštěče), tím větší jsou jeho rozměry a kontaktní plocha (0 – 6, 3, 1 – 10, 2 – 25, 3 – 40 atd.). Zkušený elektrikář dokáže rozlišit přibližný spínaný proud a napětí podle velikosti pouzdra, provedení zhášedla oblouku a rozměrů kontaktních ploch.

Pokud se však jmenovitý proud spouštěče shoduje s proudem motoru, neznamená to, že je lze použít v páru. Pokud je takový koncept aplikační kategorií, charakterizuje provozní režim spínaného zařízení, frekvenci a spínací podmínky. Jinými slovy, je to schopnost odolávat nárazovým proudům. Startovací proudy asynchronního motoru mohou překročit jmenovitý proud 10krát, to závisí na podmínkách rozběhu, síťovém napětí a dalších faktorech.

Kategorie aplikací jsou označeny: „Číslo kategorie AC“. Souhrnná tabulka hodnot a kategorií použití pro magnetické startéry je uvedena níže.

Z ní nás zajímá řada „AC-3 – řízení motorů s rotorem nakrátko (start, vypnutí bez předchozího zastavení). Z toho je zřejmé, že spínací přístroje této kategorie jsou určeny k zapínání a vypínání elektromotoru. Vydrží přímý start.

Dále se musíte rozhodnout o jmenovitém proudu startéru. K tomu potřebujeme znát technické vlastnosti spínaného motoru, jmenovitě:

• η – účinnost %,
• cos Ф – účiník,
• P – jmenovitý výkon motoru;
• U – provozní napětí (spínané);

Pak je jmenovitý proud startéru:

Pro rychlé výpočty se někdy používá jiná technika, kdy se výkon motoru vynásobí 2 a získá se jmenovitý proud (přibližně).

Dále musíte určit spouštěcí proud v referenčních knihách, který je označen buď jako „k“ nebo jako „Iп/Iн“. Toto je násobek nebo poměr startovacího proudu k jmenovitému proudu. Ukazuje, o kolik proud v okamžiku spuštění překračuje jmenovitou hodnotu.

Startér s aplikační kategorií AC-3 dokáže spínat proud 5-7x větší než je jmenovitý proud, pro který to ukážu ve výpočtech níže.

Výběr startéru

Řekněme, že máme asynchronní motor o výkonu 2.2 kW, typ 4AM100L6У3. Na jeho typovém štítku je napsáno účinnost 81.0%, účiník 0.73, na internetu jsem našel jeho technické údaje pro zjištění faktoru startovacího proudu, vyšlo mi to 5.5

1. Rychlá metoda: IN=2.2*2 = 4.4A

2. Сложный способ: IНОМ=2200/(380*0.81*0.73*1.73)=5.6А

Výsledky tohoto výpočtu poskytly větší proud.

Nyní vypočítáme startovací proud: IP=5.6*5.5=30.8A

Vybíráme startér se jmenovitým proudem vyšším než 5.6 A, s aplikační kategorií AC-3. Na základě přezkoumání trhu je pro nás vhodný startér PME 111 10A s tepelným relé.

Výběr jističe

Stroj může pracovat při rozběhu nebo delším rozběhu elektromotoru, kdy odběr proudu výrazně překročí maximum. V jističi jsou za ochranu zodpovědné dva uzly:

1. Elektromagnetické uvolnění. Spuštěno přetížením špičkovým proudem. Tento proud závisí na typu stroje.

2. Tepelné uvolnění. Spustí se, když je jmenovitý proud mírně, ale trvale překročen.

Náš jmenovitý proud motoru je 5.6 A, což znamená, že potřebujeme automatický stroj, který není menší než tato hodnota. Typy strojů udávají přijatelný nadměrný proud ve špičce:

• typ B – 3-5krát;
• typ C – 5-10krát;
• typ D – 10-50krát.

Typy ochranných charakteristik jističů

Příklad výběru jističe

Vzhledem k tomu, že náš náběhový proud je 5.5x větší než jmenovitý, znamená to, že jsou pro nás vhodné jističe typu C a D Například automatický odpojovač EZ9F34306 Schneider Easy9 je určen pro 6 A a jeho typ C mu umožní odolat. náběhové proudy až 60 A.

Ale takový stroj bude pracovat na limitu a skutečné nastavení proudu může být nižší než 5.5, protože typ C je v rozmezí 5-10, potřebujete proudovou rezervu alespoň 20 %.

Proto je lepší instalovat jistič se stejným proudem nebo o něco vyšším, ale typu D, například IEK 6-8A VA47-29

Nebo 10A proud s typem C, například PL4-C10/3 Moeller / Eaton

Požadavky na stroj jsou takové, aby stabilně odolával jmenovitému proudu a nedošlo k jeho vyřazení při spouštění. Pokud plánujete provoz motoru s častým zapínáním a vypínáním, je lepší použít stroj typu D, je méně citlivý na proudové rázy.

Zásady pro výběr dalších elektrických zařízení:

Provoz a opravy elektrických zařízení:

Závěr

Pro ochranu napájecího kabelu a pro dodatečnou ochranu motoru je potřeba jistič v případě delšího rozběhu nebo zablokování hřídele, je navíc lepší použít tepelnou ochranu. Magnetický startér musí vydržet jak napětí, tak proud, který bude spínat.

Elektromotor musí být v dobrém provozním stavu, nesmí vykazovat žádné zkraty a jeho hřídel se musí volně otáčet. V případě spouštění motoru pod zatížením je lepší vzít spínací zařízení s rezervou až 2krát, aby se snížila pravděpodobnost předčasného spálení kontaktů a falešných vypnutí jističe.

Přívodní kabel musí odpovídat jmenovitému proudu s přihlédnutím k zapínacím proudům a také způsobu připojení kabelu (použití objímek, ok, svorkovnic apod.). Stav všech spojů musí být normální – neměly by zde být žádné oxidy, karbonové usazeniny ani jiné mechanické vady, které by mohly zmenšit kontaktní plochu.

• Provoz a opravy elektromagnetických relé
• Zařízení a příklady použití relé, jak správně vybrat a připojit relé
• Co je to napětí, jak snížit a zvýšit napětí

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Pomoc začínajícím elektrikářům, Průmyslová elektrická zařízení

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli:

rovnající se součtu odporů schodů R₁ и R₂, ovlivňuje velikost rozběhového proudu rotoru hn (A):

kde Е_2k— elektromotorická síla mezi kroužky stacionárního otevřeného rotoru, V; g_2n— jmenovitý odpor vinutí rotoru, Ohm. Odpor g_2n (Ohm) se určí podle vzorce

kde S_H — jmenovitý prokluz rotoru; /_2n — jmenovitý proud rotoru, A.

Čím více R_np při konstantních hodnotách ostatních parametrů v (5.15.1), tím nižší je rozběhový proud 1_2p, a proto je životnost elektromotoru delší a jeho startovací spolehlivost vyšší.

Při známých jmenovitých hodnotách prokluzu rotoru S_H, moment M_н a frekvence otáčení oо_н Je nutné určit optimální hodnoty odporu R_y и R₂ minimálním rozběhovým proudem rotoru

Řešení. Při definování závislosti pro R_np Používáme schéma spouštění asynchronního elektromotoru [17] (obr. 5.10). Aktuální hodnota momentu

kde a_R — poměr činného odporu statorového vinutí k redukovanému činnému odporu rotorového vinutí; S — aktuální klouzavá hodnota; S_K — kritická hodnota skluzu (zde a dále nejsou uvedeny názvy parametrů použitých v úloze 5.14).

Obr. 5.10. Schéma spouštění asynchronního elektromotoru

kde je jmenovitý skluz S_H = (s– oo_н)/Ó), odkud synchronní frekvence otáčení w (c-1) pro známé w_н a S._H je

Frekvence otáčení proudu w (s-1) závisí na hodnotě skluzu proudu S:

Maximální M_tak a minimální M_min Momenty pro diagram jsou určeny vztahy

kde M_с— moment odporu pracovního stroje, Nm.

Podle diagramu je celkový odpor reostatu

kde je odpor schodů

Rychlosti otáčení_ь a s_с jsou neznámé proměnné, jejichž optimální hodnoty je třeba nalézt. Určují optimální hodnoty a R₂, a také minimální hodnota rozběhového proudu /_2p.

Sečtením částí rovnic (5.15.11) a (5.15.12) získáme

Dosazení K_пр v (5.15.1) získáme po transformaci kritérium (5.15.3) ve tvaru

Na základě transformací (P2.2.2) a (P2.2.3) se minimalizace (5.15.14) redukuje na minimalizaci

když je omezeno odkud

kde t je další proměnná.

Získání geometrického programu z (5.15.15) a (5.15.16) s proměnnými_ь a t je nutné zajistit podmínku ortogonality. Za tímto účelem aplikujeme geometrický inverzní pozinom (A5.15.16) na (2.2.19). Po transformacích získáme program: minimalizovat

kde C_х = 1; C₂ = aa (la) 1-ot wg-A> -a ; C₃ = 1/co; 0 _h a maximální momenty podle vzorce (5.15.8) – v řádku 230; jmenovitý odpor rotoru podle vzorce (5.15.2) a součinitel А_г — v řádku 270; kritický skluz dle vzorce (5.15.5) — v řádcích 290, 300; synchronní frekvence otáčení dle vzorce (5.15.6) — v řádku 320; odporový výkon P_с = mgv/p_n, moment odporu M_с = P_с/s_н a minimální moment podle vzorce (5.15.9) – v řádku 370.

Funkce (5.15.22) je minimalizována dichotomickou metodou vzhledem k proměnné 0,01 -1 ) v bodech Ъ a z počátečního diagramu (limity změn п_ь zaznamenáno v řádku 374); chyba minimalizace F.

Příklad výpočtu je proveden pro elektromotor z úlohy 5.14 s počátečními daty: P_н = 7,5 kW; p_н = 950 min-1; т = 500 kg; v = 1,4 m/s; E_2k = 300 V; a_R = 1; c_к= 2,5; 1_2i = 18 A; S_H = 5 %. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce 5.21.

Tabulka 5.21

Výsledky výpočtu dle programu P1.28