Startovací proudy elektromotorů

Při výběru zdroje energie, zejména dieselagregátu, se často setkáváme s tím, že zákazníci věnují velkou pozornost výpočtům zatížení na základě jmenovitého proudu/výkonu a spoléhají na faktory spotřeby každého prvku zátěže. Když jsou v zátěži čerpadla, a tedy motory, věnuje se malá pozornost rozběhovým proudům. Pokud například generátor vybraný na základě jmenovitého zatížení potenciálně napájí hasicí čerpadla, čerpadla vodovodních stanic a čerpací stanice, nemusí se jednoduše spustit, pokud je současně zapnuto několik čerpadel. Proč? Řekneme vám více.

Spouštěcí proces v různých elektrických zařízeních je určen charakteristikou jejich hlavních funkčních součástí – magnetizovaných cívek, žhavicích vláken atd. Ve většině případů výrobci elektrických instalací a domácích spotřebičů omezují spouštěcí proudy pomocí takzvaného spouštěcího odporu. Startovací proud elektromotoru je proud spotřebovaný elektromotorem v okamžiku zapnutí před dosažením provozních otáček. Tento proud výrazně překračuje jmenovitý proud motoru a může způsobit značné rozběhové zatížení elektrické sítě. Článek bude pojednávat o asynchronním elektromotoru s rotorem nakrátko, který se v průmyslových zařízeních používá v 95 % případů. Napájení: třífázové.

Startovací proudy elektromotorů při výběru dieselové elektrárny

Při výběru zdroje energie, zejména dieselagregátu, se často setkáváme s tím, že zákazníci věnují velkou pozornost výpočtům zatížení na základě jmenovitého proudu/výkonu a spoléhají na faktory spotřeby každého prvku zátěže. Když jsou v zátěži čerpadla, a tedy motory, věnuje se malá pozornost rozběhovým proudům. Pokud například generátor vybraný na základě jmenovitého zatížení potenciálně napájí hasicí čerpadla, čerpadla vodovodních stanic a čerpací stanice, pokud je současně zapnuto několik čerpadel, nemusí se jednoduše spustit. Proč? Řekneme vám více.

Spouštěcí proces v různých elektrických zařízeních je určen charakteristikou jejich hlavních funkčních součástí – magnetizovaných cívek, žhavicích vláken atd. Ve většině případů výrobci elektrických instalací a domácích spotřebičů omezují spouštěcí proudy pomocí takzvaného spouštěcího odporu. Startovací proud elektromotoru je proud spotřebovaný elektromotorem v okamžiku zapnutí před dosažením provozních otáček. Tento proud výrazně překračuje jmenovitý proud motoru a může způsobit značné rozběhové zatížení elektrické sítě. Článek bude pojednávat o asynchronním elektromotoru s rotorem nakrátko, který se v průmyslových zařízeních používá v 95 % případů. Napájení: třífázové.

Kontaktujte nás!
Zanechte své číslo a my vám zavoláme zpět
Náš telefon:
+79600412921

Důvody vysokého startovacího proudu:

Nízký odpor vinutí: Při zastavení motoru je jediným významným odporem v obvodu odpor vinutí statoru. Ve vinutí motoru se zpětná EMF (elektromotorická síla) začíná indukovat až při otáčení rotoru. V počátečním okamžiku, kdy se rotor ještě neotáčí, toto zpětné EMF chybí, takže proud je vysoký. Řečeno více vědecky, takto se to děje. Když motor stojí, jeho stupeň skluzu S = 1. Když se roztočí, S má tendenci k nule, ale nikdy jí nedosáhne – proto se motor nazývá asynchronní, protože rotace rotoru nikdy nedožene rotaci pole statoru kvůli ztrátám. Současně je jádro rotoru nasyceno magnetickým polem, zvyšuje se samoindukční EMF a indukční odpor. To znamená, že proud klesá.

Pro nastartování motoru je zapotřebí obrovský startovací proud ve srovnání s nominálním (provozním) proudem při ustálených otáčkách. Články obvykle uvádějí, že startovací proud je několikrát vyšší než provozní proud a v některých referenčních knihách najdete hodnoty 10krát. Toto číslo se nazývá „Násobnost startovacího proudu“ a označuje se jako koeficient Kp = Ip / In. Jmenovitý proud motoru je vždy uveden na typovém štítku a Kp je provozní parametr, který je uveden v charakteristice motoru, ale nikdy není uveden na těle motoru. Podle katalogů motorů startovací proud překračuje jmenovitý proud 3,5 až 8,5krát. Násobnost rozběhového proudu závisí především na výkonu motoru a počtu pólových párů. Čím nižší výkon, tím nižší startovací proud. A čím méně párů pólů (vyšší jmenovitá rychlost), tím větší je startovací proud. To znamená, že rychloběžné motory (7 ot./min, 8,5 pár pólů) relativně vysokého výkonu (více než 3000 kW) mají nejvyšší rozběhový proud (1–10 nominální hodnoty).

Problém je ale v tom, že tento parametr se u kompresorů a čerpadel často hledá mnohem hůře.

Při výpočtu velikostí zátěže je třeba počítat s tím, že při výkonu 30 kW a 7násobku startovacího proudu může být pro spouštění motorů momentálně potřeba zdroj proudu o výkonu cca 200 kW. Samozřejmě existují možnosti řešení: frekvenčně regulované softstartéry a také způsob spínání vinutí hvězda-trojúhelník. To je třeba vzít v úvahu při výpočtu a návrhu nového zařízení.

Důvody vysokého startovacího proudu:

Nízký odpor vinutí: Při zastavení motoru je jediným významným odporem v obvodu odpor vinutí statoru. Ve vinutí motoru se zpětná EMF (elektromotorická síla) začíná indukovat až při otáčení rotoru. V počátečním okamžiku, kdy se rotor ještě neotáčí, toto zpětné EMF chybí, takže proud je vysoký. Řečeno více vědecky, takto se to děje. Když motor stojí, jeho stupeň skluzu S = 1. Když se roztočí, S má tendenci k nule, ale nikdy jí nedosáhne – proto se motor nazývá asynchronní, protože rotace rotoru nikdy nedožene rotaci pole statoru kvůli ztrátám. Současně je jádro rotoru nasyceno magnetickým polem, zvyšuje se samoindukční EMF a indukční odpor. To znamená, že proud klesá.

Pro nastartování motoru je zapotřebí obrovský startovací proud ve srovnání s nominálním (provozním) proudem při ustálených otáčkách. Články obvykle uvádějí, že startovací proud je několikrát vyšší než provozní proud a v některých referenčních knihách najdete hodnoty 10krát. Toto číslo se nazývá „Násobnost startovacího proudu“ a označuje se jako koeficient Kp = Ip / In. Jmenovitý proud motoru je vždy uveden na typovém štítku a Kp je provozní parametr, který je uveden v charakteristice motoru, ale nikdy není uveden na těle motoru. Podle katalogů motorů startovací proud překračuje jmenovitý proud 3,5 až 8,5krát. Násobnost rozběhového proudu závisí především na výkonu motoru a počtu pólových párů. Čím nižší výkon, tím nižší startovací proud. A čím méně párů pólů (vyšší jmenovitá rychlost), tím větší je startovací proud. To znamená, že rychloběžné motory (7 ot./min, 8,5 pár pólů) relativně vysokého výkonu (více než 3000 kW) mají nejvyšší rozběhový proud (1–10 nominální hodnoty).

Problém je ale v tom, že tento parametr se u kompresorů a čerpadel často hledá mnohem hůře.

Při výpočtu velikostí zátěže je třeba počítat s tím, že při výkonu 30 kW a 7násobku startovacího proudu může být pro spouštění motorů momentálně potřeba zdroj proudu o výkonu cca 200 kW. Samozřejmě existují možnosti řešení: frekvenčně regulované softstartéry a také způsob spínání vinutí hvězda-trojúhelník. To je třeba vzít v úvahu při výpočtu a návrhu nového zařízení.

Jak můžeme měřit startovací proud našich čerpadel nebo jiných spotřebičů?

Jak jsme již zjistili, pasy a další dokumentace nemusí pomoci při hledání tohoto parametru. Vždy existuje možnost zavolat výrobci zařízení, ale ne každý umí čínsky), nebo některé z čerpadel mohou být prostě NoName a jejich historie je ztracena.

1. Reálný proud je možné měřit pomocí proudových kleští, ale nespěchejte je hledat ve vaší elektrolaboratoři. Problém je v tom, že proudový „náraz“ nastane okamžitě a svorky jednoduše nezjistí hodnotu. Nyní jsou v prodeji kleště s režimem náběhu (náběhový proud – startovací proud), které dokážou měřit proud od 0 do maxima po dobu integrace cca 100 ms. Jsou to, co potřebujeme.

2. Druhou metodou měření startovacího proudu je přivedení sníženého (5-10násobku) napětí pracovní frekvence na motor a měření proudu. Proč je snížena? To je nezbytné, aby bylo možné rotor snadno upevnit bez přehřátí. Přepočítejte naměřený proud, abyste získali počáteční proud. Proud stačí měřit v jedné fázi. Pro ostatní budou proudy stejné, pokud je motor v dobrém provozním stavu. Tato metoda se používá při výrobě a testování motorů. To je metoda, kterou výrobci získávají tabulková data. Metoda je založena na jmenovitém proudu. Na štítcích některých zahraničních elektromotorů je poznámka „Zamčený rotor C.“ s indikací proudu. Tato položka označuje proud s pevným (zablokovaným) rotorem.

3. Třetím způsobem měření je použití osciloskopu. Vezměte bočník (například rezistor 0,1. 0,5 Ohm, čím menší ve srovnání s vinutími, tím lepší) a podívejte se na oscilogram na něm v okamžiku spuštění. Dále z maximální hodnoty amplitudy určíme efektivní napětí (vydělíme druhou odmocninou ze 2), poté podle Ohmova zákona vypočteme rozběhový proud. Metoda je dobrá, protože ukazuje přechodné procesy způsobené samoindukcí EMF, okamžité hodnoty proudu a trvání zrychlení. Kromě toho se berou v úvahu parametry napájecí sítě a měří se startovací proud ve skutečnosti na skutečném motoru a mechanismu. I když je tato metoda samozřejmě komplikovaná a nemusí být vždy použitelná.

Jak můžeme měřit startovací proud našich čerpadel nebo jiných spotřebičů?

Jak jsme již zjistili, pasy a další dokumentace nemusí pomoci při hledání tohoto parametru. Vždy existuje možnost zavolat výrobci zařízení, ale ne každý umí čínsky), nebo některé z čerpadel mohou být prostě NoName a jejich historie je ztracena.

1. Reálný proud je možné měřit pomocí proudových kleští, ale nespěchejte je hledat ve vaší elektrolaboratoři. Problém je v tom, že proudový „náraz“ nastane okamžitě a svorky jednoduše nezjistí hodnotu. Nyní jsou v prodeji kleště s režimem náběhu (náběhový proud – startovací proud), které dokážou měřit proud od 0 do maxima po dobu integrace cca 100 ms. Jsou to, co potřebujeme.

2. Druhou metodou měření startovacího proudu je přivedení sníženého (5-10násobku) napětí pracovní frekvence na motor a měření proudu. Proč je snížena? To je nezbytné, aby bylo možné rotor snadno upevnit bez přehřátí. Přepočítejte naměřený proud, abyste získali počáteční proud. Proud stačí měřit v jedné fázi. Pro ostatní budou proudy stejné, pokud je motor v dobrém provozním stavu. Tato metoda se používá při výrobě a testování motorů. To je metoda, kterou výrobci získávají tabulková data. Metoda je založena na jmenovitém proudu. Na štítcích některých zahraničních elektromotorů je poznámka „Zamčený rotor C.“ s indikací proudu. Tato položka pouze označuje proud s pevným (zablokovaným) ústím.

3. Třetím způsobem měření je použití osciloskopu. Vezměte bočník (například rezistor 0,1. 0,5 Ohm, čím menší ve srovnání s vinutími, tím lepší) a podívejte se na oscilogram na něm v okamžiku spuštění. Dále z maximální hodnoty amplitudy určíme efektivní napětí (vydělíme druhou odmocninou ze 2), poté podle Ohmova zákona vypočteme rozběhový proud. Metoda je dobrá, protože ukazuje přechodné procesy způsobené samoindukcí EMF, okamžité hodnoty proudu a trvání zrychlení. Kromě toho se berou v úvahu parametry napájecí sítě a měří se startovací proud ve skutečnosti na skutečném motoru a mechanismu. I když je tato metoda samozřejmě komplikovaná a nemusí být vždy použitelná.

závěr:

Startovací proud vše přetíží a okamžik rozběhu se stává zátěží pro všechny účastníky procesu: zátěž a zejména napájecí sítě. Právě v tomto kritickém okamžiku se může objevit „slabý článek“. Mnoho účastníků napájení, kteří v této síti pracují, navíc pociťuje problémy – žárovky například stmívají kvůli poklesu napětí a regulátory mohou kvůli silnému rušení zamrzat. V podmínkách nepřetržitého procesu nebo ve chvílích zvláštní potřeby (hasicí čerpadla) může tento okamžik hrát rozhodující roli. Zapínací proud má velký význam při projektování elektrických sítí a napájecích systémů, protože jeho hodnota přímo ovlivňuje výběr ochranných prostředků, velikost kabelových výrobků a dalších komponent systému.

Správná volba dieselové elektrárny pro provoz motorů, kompresorů, čerpadel a dalších zařízení je naší hlavní prioritou v práci!

závěr:

Startovací proud vše přetíží a okamžik rozběhu se stává zátěží pro všechny účastníky procesu: zátěž a zejména napájecí sítě. Právě v tomto kritickém okamžiku se může objevit „slabý článek“. Mnoho účastníků napájení, kteří v této síti pracují, navíc pociťuje problémy – žárovky například stmívají kvůli poklesu napětí a regulátory mohou kvůli silnému rušení zamrzat. V podmínkách nepřetržitého procesu nebo ve chvílích zvláštní potřeby (hasicí čerpadla) může tento okamžik hrát rozhodující roli. Zapínací proud má velký význam při navrhování elektrických sítí a napájecích systémů, protože jeho hodnota přímo ovlivňuje výběr ochranných prostředků, velikost kabelových produktů a dalších komponent systému.

Správná volba dieselové elektrárny pro provoz motorů, kompresorů, čerpadel a dalších zařízení je naší hlavní prioritou v práci!

Když se na motor přivede napětí, dojde k napěťovému rázu, který se nazývá zapínací proud. Náběhový proud je často 5 až 10krát vyšší než jmenovitý proud, ale vyznačuje se krátkou dobou trvání.

Procesy probíhající při startování motoru

Při zvýšení proudového zatížení vinutí statoru se současně zvyšuje točivý moment motoru přenášený na hřídel rotoru. Náhlé zvýšení točivého momentu může způsobit prudký nárůst teploty vinutí statoru a vést k poruchám izolace, což může způsobit vibrace, mechanické deformace a selhání motoru.

Aby nedošlo k poškození elektromotoru, ihned po zahájení jeho provozu se rozběhový proud sníží na jmenovité otáčky. Ke snížení zapínacího proudu se používá několik metod, které také pomáhají stabilizovat napájecí napětí. Existuje několik způsobů, jak nastartovat stejnosměrné motory.

Přímý start stejnosměrného motoru

Při přímém spouštění je vinutí kotvy připojeno přímo k elektrické síti. To znamená, že motor je připojen ke zdroji napájení při jmenovitém napětí. Přímé spouštění elektromotoru se používá, když je stabilní výkon motoru, který je pevně spojen s pohonem. Jedná se o jednu z nejjednodušších metod spouštění.

Výhodou přímého startu je, že při takovém startu se teplota ve srovnání s jinými metodami tak výrazně nezvýší. Pokud neexistují žádná zvláštní omezení pro proud dodávaný ze sítě, je tato metoda považována za nejvýhodnější. Elektromotory, které jsou určeny pro časté spouštění a vypínání, jsou vybaveny speciálním řídicím systémem, se stykačem a tepelným relé, které chrání zařízení před poškozením.

Pokud mají elektromotory nízký výkon a pracují bez častého zastavování a spouštění, pak je k jeho zapnutí zapotřebí nejprimitivnější zařízení. Obvykle se jedná o ručně ovládané uvolnění. S tímto schématem je napětí přiváděno přímo na samotné svorky motoru. U malých elektromotorů je rozběhový moment 150–300 % jmenovité hodnoty a samotný rozběhový proud 300–800 %.

Přímé spouštění má omezení, že špičkové zatížení některých velkých motorů může být 15 a někdy 50násobek jmenovitého zatížení. Takové zatížení je zcela nepřijatelné, proto se tento způsob startování používá pouze u motorů s nízkým výkonem.

Reostatické spouštění stejnosměrného motoru

Reostatové spouštění na rozdíl od přímého startování nemá žádná omezení výkonu motoru, proto se často používá u výkonných zařízení. Startovací reostat je vyroben z drátu, který má vysoký odpor a je rozdělen do sekcí. Budicí proud, který vzniká při zapnutí motoru, je nastaven tak, aby odpovídal jmenovitým hodnotám. To je nezbytné, aby se při spouštění vyvinul maximální přípustný točivý moment, který je nezbytný pro rychlé zrychlení motoru.

Spouštění reostatu se provádí společně s důsledným snižováním odporu reostatu, což zabraňuje rázům elektrického proudu a zaručuje bezpečnost při spouštění i těch nejvýkonnějších elektromotorů.

Startování elektromotoru změnou napájecího napětí

Spuštění změnou napájecího napětí je další způsob, jak nastartovat elektromotor. Při použití startovacího reostatu může dojít k velkým energetickým ztrátám přímo v samotném startovacím reostatu. Aby se předešlo těmto ztrátám a zlepšila se účinnost a energetická účinnost, motor se spouští velmi plynulým pozvolným zvyšováním napětí, které je přiváděno na vinutí kotvy. Tato metoda vyžaduje samostatný stejnosměrný zdroj, pomocí kterého lze upravit napětí. K tomuto účelu se používají generátory a řízené usměrňovače. Startování změnou napájecího napětí motoru je běžnou praxí u dieselových lokomotiv.

Chcete-li zadat objednávku, zavolejte manažerům společnosti Cable.RF ® telefonicky +7 (495) 646-08-58 nebo zašlete žádost na e-mail [email protected] s uvedením požadovaného modelu elektromotoru, cílů a provozní podmínky. Manažer vám pomůže vybrat tu správnou značku podle vašich přání a potřeb.

Chcete ušetřit čas?

Svěřte výběr produktů profesionálům

Specialisté Kabel.RF® vědí o tomto produktu vše a kompetentně vám poradí s výběrem s ohledem na technické požadavky a pomohou zajistit včasnou dodávku

Odeslat poptávku na výběr produktu