Схема подключения электродвигателя с фазным ротором - Строительство домов и бань
129 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема подключения электродвигателя с фазным ротором

Пуск двигателя с фазным ротором

Пусковые свойства асинхронного двигателя зависят от особенностей его конструкции, в частности от устройства ротора.

Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом машины, связанным с переходом ротора из состояния покоя в состояние равномерного вращения, при котором момент двигателя уравновешивает момент сил сопротивления на валу машины.

При пуске асинхронного двигателя имеет место повышенное потребление электрической энергии из питающей сети, затрачиваемое не только на преодоление приложенного к валу тормозного момента и покрытие потерь в самой асинхронном двигателе, но и на сообщение движущимся звеньям производственного агрегата определенной кинетической энергии. Поэтому при пуске асинхронный двигатель должен развить повышенный вращающий момент.

Для асинхронного двигателя с фазным ротором начальный пусковой момент, соответствующий скольжению s п= 1, зависит от активных сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь ротора.

Рис. 1. Пуск трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором: а — графики зависимости вращающего момента двигателя с фазным ротором от скольжения при различных активных сопротивлениях резисторов в цепи ротора, б — схема включения резисторов и замыкающих контактов ускорения в цепь ротора.

Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асинхронного двигателя с замкнутыми накоротко контактными кольцами, начальный пусковой момент Мп1 = (0,5 -1,0) Мном, а начальный пусковой ток I п = (4,5 — 7) I ном и более.

Малый начальный пусковой момент асинхронного электродвигателя с фазным ротором может оказаться недостаточным для приведения в действие производственного агрегата и последующего его ускорения, а значительный пусковой ток вызовет повышенный нагрев обмоток двигателя, что ограничивает частоту его включений, а в маломощных сетях приводит к нежелательному для работы других приемников временному понижению напряжения. Эти обстоятельства могут явиться причиной, исключающей использование асинхронных двигателей с фазным ротором с большим пусковым током для привода рабочих механизмов.

Введение в цепь ротора двигателя регулируемых резисторов, называемых пусковыми, не только снижает начальный пусковой ток, но одновременно увеличивает начальный пусковой момент, который может достигнуть максимального момента Mmax (рис. 1 , а, кривая 3), если критическое скольжение двигателя с фазным ротором

s кр = ( R2′ + R д ‘) / ( Х1 + Х2 ‘) = 1 ,

где R д ‘ — активное сопротивление резистора, находящегося в фазе обмотки ротора двигателя, приведенное к фазе обмотки статора. Дальнейшее увеличение активного сопротивления пускового резистора нецелесообразно, так как оно приводит к ослаблению начального пускового момента и выходу точки максимального момента в область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора.

Необходимое активное сопротивление резисторов для пуска двигателя с фазным ротором определяют, исходя из требований пуска, который может быть легким, когда Мп = (0,1 — 0,4) M ном, нормальным, если Мп — (0,5 — 0,75) Мном, и тяжелым при Мп ≥ Мном.

Для поддержания достаточно большого вращающего момента двигателем с фазным ротором в процессе разгона производственного агрегата с целью сокращения длительности переходного процесса и снижения нагрева двигателя необходимо постепенно уменьшать активное сопротивление пусковых резисторов. Допустимое изменение момента в процессе разгона M(t) определяется электрическими и механическими условиями, лимитирующими пиковый предел момента М > 0,85 Ммах, момент переключения М2 > > Мс (рис. 2), а также ускорение.

Переключение пусковых резисторов обеспечено поочередным включением контакторов ускорения Y1, Y2 соответственно в моменты времени t1 , t2 отсчитываемые с момента пуска двигателя, когда в процессе разгона вращающий момент М становится равным моменту переключения М2. Благодаря этому на протяжении всего пуска все пиковые моменты получаются одинаковыми и все моменты переключения равны между собой.

Поскольку вращающий момент и ток асинхронного двигателя с фазным ротором взаимно связаны, то можно при разгоне ротора установить пиковый предел тока I1 = (1,5 — 2,5) I ном и ток переключения I 2, который должен обеспечить момент переключения М 2 > М c .

Отключение асинхронных двигателей с фазным ротором от питающей сети всегда выполняют при цепи ротора, замкнутой накоротко, во избежание появления перенапряжений в фазах обмотки статора, которые могут превысить номинальное напряжение этих фаз в 3 — 4 раза, если цепь ротора в момент отключения двигателя окажется разомкнутой.

Рис. 3. Схема соединения обмоток двигателя с фазным ротором: а — к питающей сети, б — ротора, в — на доске зажимов.

Рис. 4. Пуск двигателя с фазным ротором: а — схема включения, б — механические характеристики

Устройство, виды и принцип действия асинхронных электродвигателей

Наука в области электричества в XIX и XX веках стремительно развивалась, что привело к созданию электрических асинхронных двигателей. С помощью таких устройств развитие промышленной индустрии шагнуло далеко вперед и теперь невозможно представить заводы и фабрики без силовых машин с использованием асинхронных электродвигателей.

История появления

История создания асинхронного электродвигателя начинается в 1888 году, когда Никола Тесла запатентовал схему электродвигателя, в этом же году другой ученый в области электротехники Галлилео Феррарис опубликовал статью о теоретических аспектах работы асинхронной машины.

В 1889 году российский физик Михаил Осипович Доливо-Добровольский получил в Германии патент на асинхронный трехфазный электрический двигатель.

Все эти изобретения позволили усовершенствовать электрические машины и привели к тому, что в промышленность стали массово применяться электрические машины, которые значительно ускорили все технологические процессы на производстве, повысили эффективность работы и снизили её трудоемкость.

В настоящий момент самый распространенный электродвигатель, эксплуатируемый в промышленности, является прототипом электрической машины, созданной Доливо-Добровольским.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

Главными компонентами асинхронного электродвигателя являются статор и ротор, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Активную работу в двигателе выполняют обмотки и сердечник ротора.

Под асинхронностью двигателя понимают отличие частоты вращения ротора от частоты вращения электромагнитного поля.

Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник».

Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. Данные виды отличаются между собой конструкциями обмотки ротора.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Такой тип электрической машины был впервые запатентован М.О. Доливо-Добровольским и в народе называется «беличье колесо» из-за внешнего вида конструкции. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из накоротко замкнутых с помощью колец стержней из меди (алюминия, латуни) и вставленные в пазы обмотки сердечника ротора. Такой тип ротора не имеет подвижных контактов, поэтому такие двигатели очень надежны и долговечны при эксплуатации.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Такое устройство позволяет регулировать скорость работы в широком диапазоне. Фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку, которая соединяется по схемам «звезда» или треугольник. В таких электродвигателях в конструкции имеются специальные щетки, с помощью которых можно регулировать скорость движения ротора. Если в механизм такого двигателя добавить специальный реостат, то при пуске двигателя уменьшится активное сопротивление и тем самым уменьшатся пусковые токи, которые пагубно влияют на электрическую сеть и само устройство.

Принцип действия

При подаче электрического тока на обмотки статора возникает магнитный поток. Так как фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов, то из-за этого поток в обмотках вращается. Если ротор короткозамкнутый, то при таком вращении в роторе появляется ток, который создает электромагнитное поле. Взаимодействуя друг с другом, магнитные поля ротора и статора заставляют ротор электродвигателя вращаться. В случае, если ротор фазный, то напряжение подается на статор и ротор одновременно, в каждом механизме появляется магнитное поле, они взаимодействуют друг с другом и вращают ротор.

Достоинства асинхронных электродвигателей

С короткозамкнутым роторомС фазным ротором
1. Простое устройство и схема запуска1. Небольшой пусковой ток
2. Низкая цена изготовления2. Возможность регулировать скорость вращения
3. С увеличением нагрузки скорость вала не меняется3. Работа с небольшими перегрузками без изменения частоты вращения
4. Способен переносить перегрузки краткие по времени4. Можно применять автоматический пуск
5. Надежен и долговечен в эксплуатации5. Имеет большой вращающий момент
6. Подходит для любых условий работы
7. Имеет высокий коэффициент полезного действия

Недостатки асинхронных электродвигателей

С короткозамкнутым роторомС фазным ротором
1. Не регулируется скорость вращения ротора1. Большие габариты
2. Маленький пусковой момент2. Коэффициент полезного действия ниже
3. Высокий пусковой ток3. Частое обслуживание из-за износа щеток
4. Некоторая сложность конструкции и наличие движущихся контактов
Читать еще:  Зарядное устройство бальзам м схема

Асинхронные электродвигатели являются очень эффективными устройствами с отличными механическими характеристиками, и благодаря этому они являются лидерами по частоте применения.

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

  • Продолжительный;
  • Кратковременный;
  • Периодический;
  • Повторно-кратковременный;
  • Особый.

Продолжительный режим — основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Крановые электродвигатели — технические характеристики

Для работы подъемных механизмом необходимо использование специального редуктора. Предлагаем рассмотреть, как работают асинхронные крановые электродвигатели с фазным ротором для частотного регулирования, их обмоточные данные и технические характеристики.

Особенности двигателей

Все тяговые электродвигатели ГОСТ 18374 делятся на две группы:

  • работающие с фазным ротором;
  • работающие с короткозамкнутым ротором.

Обе эти группы имеют высокий КПД, но у них несколько разный принцип работы. Данные моторы используются во всех видах кранов: тельферах, талях, башенных, козловых и портальных установках. Главным преимуществом работы обоих типов является то, что помимо динамического способа работы, когда определенное количество времени поднимается груз с некоторым весом, они могут работать статично, когда груз некоторое время висит на кране неподвижно. Рассмотрим подробнее их принцип работы.

Роторный мотор – это асинхронный двигатель, где ротор обмотки соединен через контактные кольца для внешнего сопротивления с рабочей и передаточной частью. Регулировка сопротивления позволяет контролировать частоты вращения крутящего момента двигателя. Роторный движок может быть запущен при помощи низкого пускового тока, а также путем использования высокого сопротивления в цепи ротора; при разгоне двигателя, сопротивление может быть уменьшено.

По сравнению с короткозамкнутым ротором, фазный двигатель роторного типа имеет больше витков обмотки; наведенное напряжение увеличивается, и имеющееся ниже, чем для короткозамкнутого ротора. При запуске типичного ротора используются 3 полюса, связанные с контактными кольцами. Каждый полюс соединен последовательно с переменной мощностью резистора. Во время запуска резисторов можно снизить напряженность поля статора. Как результат, пусковой ток сокращается. Еще одним важным преимуществом по сравнению с короткозамкнутым ротором является высокий стартовый крутящий момент.

Фото — Управление торможением фазного двигателя

Фазный роторный двигатель (сибэлектромотор), может быть использован в нескольких формах регулируемой скоростью вращения диска. Определенные типы вариаторов могут восстановить частоту скольжения и мощность от цепи ротора и питать его обратно в сеть, позволяя охватывать широкий диапазон скоростей с высокой энергетической эффективностью. Двойное питание электрических машин использует контактные кольца для внешнего питания в цепи ротора, что позволяет увеличить диапазон регулирования скорости вращения. Но сейчас такие механизмы редко используются, в основном они заменены на асинхронные двигатели с частотно-регулируемым приводом.

Фото — Конструкция фазного кранового электродвигателя

Короткозамкнутые роторы

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором – это асинхронные крановые двигатели, которые состоят из стального цилиндра с алюминиевыми или медными жилами, внедренными в их поверхность и вращающейся части — ротора.

Эта модель двигателя представляет собой цилиндр, закрепленный на валу. Внутренне он содержит продольные проводящие бары (обычно изготавливается из алюминия или меди), установленные в пазы и присоединенные с обоих концов путем замыкания кольца, образующих каркасообразную форму. Название происходит от схожести между кольцами обмотки и баров с короткозамкнутым ротором.

Твердый сердечник ротора состоит из соединений легированной стали. Ротор имеет меньшее количество слотов, чем статор и не может быть кратен числу его пазов, для того чтобы предотвращать магнитные блокировки зубов ротора и статора первоначальный крутящий момент.

Описание принципа работы короткозамкнутого ротора: поля обмотки статора асинхронного электродвигателя переменного тока настраиваются на вращающееся магнитное поле через ротор. Благодаря движению, устройство начинает индуцировать ток и передавать его в обмотку и на бары. В свою очередь эти продольные токи в проводниках взаимодействуют с магнитным полем для производства моторной силы, выступая на касательный ортогональный ротор, в результате чего крутящий момент проворачивает вал. Также ротор вращается от магнитного поля, но на более низкой скорости. Разница в скорости называется скольжением и увеличивается с ростом нагрузки.

Схема работы изображена ниже:

Фото — Схема работы короткозамкнутых приводов

Проводники часто слегка наклонены по длине ротора, что снижает шум и сглаживает колебания крутящего момента, это может привести к увеличению скорости из-за взаимодействия с полюсными наконечниками статора. Количество баров на короткозамкнутом роторе определяет, в какой степени индуцированные токи возвращаются на обмотки статора и, следовательно, ток через них. Конструкция также может работать в качестве реверсивного механизма.

Железный якорь используется для того, чтобы проводить магнитное поле через проводники ротора. Дело в том, что МП ротора взаимодействует с МП якоря, и несмотря на то, что конструкция аналогичная трансформатору, это является причиной снижения и потери энергии. Якорь сделан из тонких пластин, разделенных лаковой изоляцией, чтобы уменьшить вихревые токи, циркулирующие в нем. Материал отличается низким уровнем выбросов углекислого газа, высоким кремния. Основа из чистого железа значительно снижает потери на вихревые токи, низкая коэрцитивная сила уменьшает малые потери на гистерезис.

Эта базовая конструкция используется как для однофазных, так и для трехфазных двигателей в широком диапазоне размеров. Роторы для трехфазных двигателей будут иметь вариации в глубину и форму баров. Как правило, бруски с большей толщиной могут иметь хороший крутящий момент и являются более эффективными в борьбе со скольжением, поскольку они представляют меньшую устойчивость к ЭМП.

Фото — Конструкция трехфазного двигателя

Трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются для:

  1. Крановых механизмов;
  2. Тяговых машин;
  3. Комбайнов;
  4. Грузовых автомобилей и кораблей.

Говоря про варианты установки двигателей, они бывают вертикально-фланцевые, горизонтальные, горизонтально-фланцевые.

Марки двигателей и обзор цен

На данный момент, в России и Украине осуществляется производство таких крановых электродвигателей:

Фазных – MTF, MTKF, MTM, MTН, MEZ FRENSTAT, KMR, DMTF, (завод Leroy Somer), WASI, FLSLB, SMH;

Короткозамкнутых – Sew-Eurodrive, двигатели от Bularia, Siemens, VEM, HORS, МТВ, МТИ, МТК, МТКМ, МТКН, МТМ, МТН, МТФ;

Читать еще:  Съемник масляного фильтра чертеж

Для некоторых видов крановых механизмов (к примеру, металлургические подъемники), используются серии АИР (двухскоростные двигатели постоянного тока).

Купить крановые электродвигатели можно в любом городе СНГ, цена товара напрямую зависит от его мощности, фирмы-производителя и города, де он покупается. Возможен наличный и безналичный расчет. Из открытых источников мы собрали прайс-лист, предлагаем с ним ознакомиться (цены приблизительные, при покупке кранового электродвигателя обязательно просмотрите дополнительно каталог производителя, возможны изменения цен):

ГородСтоимость, рублиГородСтоимость, рубли
Москва50 000Минск43 000
Киев50 000Владивосток46 000
Воронеж43 000Омск40 000
Новосибирск46 000Владимир40 000
Вологда40 000Томск46 000
Тула40 000Уфа40 000
Екатеринбург43 000Казань40 000
Астана46 000Волгоград40 000

Все производители дают на свои приборы гарантию – 5 лет (минимум – год, т.к. мощность более 10 кВт). Продажа осуществляется в специализированных центрах, магазинах. Мы не советуем приобретать данные устройства из рук либо на стихийных рынках. Следите за тем, чтобы двигатели были работоспособные и полностью исправные, обязательно должны быть соблюдены условия хранения (влажность ниже 40 %, температура от +3 до +20 градусов), иначе возможно окисление внутренних контактов.

Фазный ротор электродвигателя

Широкое распространение асинхронного электродвигателя (АД) вызвано его надежностью и простотой конструкции. Статор такого двигателя стандартный, представляет собой изготовленный из пластин электростатической стали полый цилиндр с трехфазной обмоткой. Ротор же может быть короткозамкнутым и фазным. Последний вариант получил более широкое распространение по ряду причин, хотя его конструкция намного сложнее, чем у короткозамкнутого ротора.

Конструкция фазного ротора

Фазный ротор АД конструктивно напоминает его статор. Основа ротора набирается из пластин электростатической стали, которые насаживаются на вал. Конструкция имеет продольные пазы, в которые укладываются витки катушек фазной обмотки. Количество фаз ротора строго соответствует количеству фаз статора. Для подключения обмотки ротора к цепи, на валу последнего устанавливаются 3 контактных кольца, к которым подведены концы обмотки, находящиеся в соприкосновении с токопроводящими щетками. В свою очередь щетки имеют выходы в коробку корпуса, что позволят подключать внешнее дополнительное сопротивление.

В зависимости от напряжения сети, фазы обмотки соединяются “треугольником” или “звездой”. Оси катушек двухполюсного электродвигателя смещены на 120 градусов относительно друг друга.

Контактные кольца изготавливаются из латуни или стали. На вал они посажены с обязательной изоляцией между собой. Щетки расположены на щеткодержатле, изготовлены из металлографита, к кольцам прижимаются посредством пружин.

Зачем нужно добавочное сопротивление?

Добавочное сопротивление служит для запуска двигателя с нагрузкой на его валу. Как только достигаются номинальные обороты вала, сопротивление отключается за ненадобность, а кольца закорачиваются. В противном случае работа электродвигателя будет нестабильной, возникнут потери КПД.

Роль добавочного внешнего сопротивления, как правило, выполняет ступенчатый реостат. В этом случае двигатель будет разгонятся тоже ступенчато. Часто используются устройства, способные поднять КПД двигателя, при этом избавляя щетки от излишнего трения о кольца. После разгона устройство поднимает щетки и замыкает кольца.

Для реализации автоматического пуска электродвигателя используется подключенная индуктивность к обмотке ротора. Дело в том, что в тот момент, когда осуществляется пуск, в роторе показатели индуктивности и частоты тока максимальны. При разгоне двигателя эти показатели падают, а в конечном итоге двигатель выходит на нормальный рабочий режим.

Отличие короткозамкнутого ротора от фазного

В короткозамкнутом роторе электродвигателя, в отличие от фазного варианта, нет обмоток. Их заменяют замкнутые с торцов между собой кольцами стержни, изготовленные из алюминия или меди. Визуально конструкция такого ротора напоминает беличье колесо, от чего он и получил свое название — “беличья клетка”.

Короткозамкнутый ротор приводится во вращение за счет наведения тока магнитным полем статора. Чтобы исключить пульсирование магнитного поля в роторе, стержни “беличьей клетки” располагаются параллельно между собой, но под наклоном относительно оси вращения. АД с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью за счет отсутствия щеток, которые со временем перетираются. Кроме того, их стоимость меньше, чем у вариантов с фазным ротором.

Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода. Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках. Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

  • Чувствительность к перепадам напряжения;
  • Большие габаритные размеры
  • Высокая стоимость;;
  • Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
  • Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

Область применения электродвигателей с фазным ротором

Ад с фазным ротором, за счет высокого крутящего момента, низких пусковых токов и способности долговременно работать при повышенных нагрузках, используются там, где необходима большая мощность электродвигателя, но нет необходимости плавно регулировать скорость вращения в широких диапазонах. Кроме того, эти машины отлично приспособлены под пуск с нагрузкой на валу.

За счет высокой производительности, наиболее часто АД с фазным ротором используются на различном серьезном, тяжелом силовом оборудовании, например, подъемных кранах, лифтовых приводах, станках, различных подъемниках. Иными словами, эти двигатели используются там, где есть необходимость запуска под нагрузкой, а не на холостом ходу.

Проверка электродвигателя с фазным ротором

Для проверки обмоток статора трехфазного АД на целостность, необходимо добраться до клемм их подключения. Затем нужно произвести замеры сопротивлений между фазными клеммами по отдельности, предварительно сняв перемычки. Если сопротивление какой-либо обмотки меньше, чем у других, это свидетельствует о замыкании между ее витками. В этом случае двигатель отдается на перемотку.

Для проверки обмоток ротора, необходимо отыскать выводы от контактных колец. Затем нужно убедиться, что сопротивления обмоток совпадают. Если конструкция электродвигателя предусматривает наличие системы отключения обмоток ротора, отсутствие контакта может быть обусловлено именно поломкой данного механизма, а не обрывом витков.

О наличие какой-либо неисправности АД могут свидетельствовать следующие факторы:

  • Снижение скорости вращения при нагрузке. Характерно для высокого сопротивления в цепи ротора, слабого контакта в его обмотке, низкого напряжения электросети
  • Разворачивание АД, когда цепь ротора разомкнута – КЗ в обмотке ротора
  • Чрезмерное равномерное повышение температуры двигателя – длительная перегрузка АД или его недостаточное охлаждение
  • Нагрев статорной обмотки местного характера – двойное замыкание катушек статора на корпус или между фазами, КЗ между витками, неверное подключение катушек в фазе между собой
  • Нагрев стали статора местного характера – нарушение изоляции между листами стали, их оплавление и выгорание, замыкание
  • Посторонний шум при работе АД. Может быть вызван как выходом из строя подшипников, так и недостаточной запрессовкой активной стали. Определяется на слух по характеру постороннего шума
  • Перегорание в обмотке якоря предохранителей, отсутствие контакта в подводящей проводке, выход из строя реостата

Для самостоятельной диагностики и исправления неисправностей электродвигателя необходимыми являются хотя-бы минимальные познания в устройстве АД и электрических цепях в целом. Все же крайне не рекомендуется самостоятельно заниматься ремонтом электродвигателя с фазным ротором, так как это может привести к поражению электрическим током.

Схема подключения электродвигателя с фазным ротором

Общие сведения

Устройство пусковое роторное серии УПРФ (аналог КПУФ) предназначено для пуска асинхронных электродвигателей с фазным ротором, с током ротора от 250 до 2500 А и напряжением ротора до 1500 В. Устройство обеспечивает оптимальный (щадящий) пуск двигателей с фазным ротором. Переключение ступеней пускового резистора обеспечивается тиристорным коммутатором в функции времени.

Структура условного обозначения

  • УПРФ-Х УХЛ4: УПРФ — устройство пусковое роторное для электродвигателей с фазным ротором;
  • Х — типовой ток пускового устройства, А (250; 630; 1600;2500);
  • УХЛ4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации

  • Высота над уровнем моря не более 1000 м.
  • Температура окружающей среды от 1 до 40°С.
  • Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 25°С.
  • Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию, при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации. Содержание нетокопроводящей пыли в помещении не более 2 мг/м 3 .
  • Группа механического исполнения М3 по ГОСТ 17516.1-90.
  • Рабочее положение в пространстве вертикальное, допускается отклонение от рабочего положения не более 5° в любую сторону.
  • Степень защиты шкафа IР20 по ГОСТ 14254-96.
  • Охлаждение воздушное естественное.
  • Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.11-75 и ГОСТ 12.2.007.7-83.
  • Устройства соответствуют требованиям ОТЛ. 539.002 ТУ. ОТЛ.539.002 ТУ
Читать еще:  Ушм интерскол 150 1300 схема

Технические характеристики

Питание цепей управления, автоматики и катушки контактора осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. В отдельных случаях, оговоренных в документации, питание катушки контактора выполняется однофазным напряжением 380 В переменного тока.
Основные технические параметры приведены в таблице.
Число ступеней пускового резистора NR=4-7 (в зависимости от требований заказчика к плавности разгона). Число ступеней разгона — NR+1. Время включения каждой ступени может быть установлено с точностью 0,1 с в диапазоне от 0,1 до 99,9 с.
Примечание. Тип, количество, величина сопротивлений резисторов, время включения каждой ступени подбираются по условиям достижения оптимального режима пуска двигателя с конкретным приводным механизмом.
Гарантийный срок — 2 года со дня ввода устройств в эксплуатацию, но не более 3 лет со дня отгрузки потребителю при условии соблюдения потребителем условий эксплуатации, транспортирования и хранения.

Конструкция и принцип действия

Пусковые устройства с четырьмя ступенями пускового резистора размещены в одном шкафу (рис. 1), устройства с 5-7 ступенями — в двух шкафах. В первом шкафу размещены схема управления, релейная панель, диодный мост, тиристорный коммутатор, автоматический выключатель и контактор, во втором шкафу — пусковой резистор. Исполнение шкафов с двухсторонним обслуживанием. Габаритные и установочные размеры второго шкафа зависят от количества пусковых резисторов.

Габаритные и установочные размеры пусковых устройств серии УПРФ с четырьмя ступенями пускового резистора Масса не более 380 кг
Функциональная схема пусковых устройств с четырьмя ступенями пускового резистора приведена на рис. 2.

Функциональная схема пусковых устройств серии УПРФ с четырьмя ступенями пускового резистора

Силовая схема устройств содержит мостовой диодный выпрямитель VD6-VD11, который подключается к выводам контактных колец электродвигателя. Выпрямитель нагружен на пусковой резистор, разделенный на секции R1-R4, подключенные через тиристоры VS1-VS3 к общей минусовой шине выпрямителя. По мере разгона электродвигателя тиристоры включаются поочередно, шунтируя секции пускового резистора. Включение тиристоров происходит последовательно через заранее установленные промежутки времени, которые задаются уставками реле времени (РВ). Ток в общей цепи пусковых резисторов и токи в цепях тиристоров контролируются датчиками герконовыми токовыми реле К9-К12. Включение реле времени производится по команде от первого датчика тока К9. Выходные цепи всех датчиков тока и блок-контакты шунтирующего контактора КМ18 подключены к блоку сигнализации (БС), который указывает номер включенной ступени пускового резистора и сигнализирует о конце пускового режима. Ток в управляющие цепи тиристоров поступает из формирователя тока управления (ФТУ), содержащего накопительные конденсаторы и разрядные оптронные тиристоры. В конце пуска производится шунтирование роторной обмотки контактами контактора КМ18. При включении контактора отключаются реле времени и ФТУ. Отключение контактора производится при отключении схемы управления блок-контактами высоковольтного (масляного) выключателя статора электродвигателя.
Для включения асинхронного электродвигателя с фазным ротором пусковые устройства содержат ключ управления.

Устройства имеют защиты от:

  • потери напряжения оперативной цепи 220 В частотой тока 50 Гц;
  • затянувшегося пуска;
  • превышения времени включения отдельных ступеней пускового резистора;
  • перенапряжений в цепи ротора;
  • короткого замыкания в диодном выпрямителе.

Устройства обеспечивают сигнализацию с выводом информации на дверь шкафа: о включении ступеней пускового резистора и контактора, о наличии напряжения оперативной цепи 220 В частотой тока 50 Гц, о состоянии высоковольтного выключателя электродвигателя, о включении защиты и с выводом на клеммную колодку: о включении реле защиты, о наличии оперативного напряжения, о включении контактора. Устройства обеспечивают контроль тока статора электродвигателя и управление включением электродвигателя непосредственно со шкафа устройства или дистанционно (в режиме разрешения). Устройства содержат схему опробования пусковой схемы при отключенной статорной цепи двигателя.

В комплект поставки входят: устройство; комплект запасных частей согласно ведомости ЗИП; техническое описание и инструкция по эксплуатации; паспорт.

Подключение асинхронного двигателя с фазным ротором

Традиционно в качестве кранового электропривода используются специальные серии электрических двигателей постоянного или переменного тока, которые отличаются между собой:

  • геометрическими параметрами магнитопровода;
  • особенностями конструктивного исполнения;
  • используемыми электротехническими материалами и др.

Требования к крановому электроприводу

Специализированный крановый электропривод должен обеспечивать:

  • широкий диапазон регулирования оборотов;
  • механическую прочность и виброустойчивость;
  • плавный переход из двигательного в генераторный режим;
  • строгие требования к механическим параметрам;
  • возможность работы в условиях влияния негативных факторов окружающей среды;
  • высокий уровень надежности и длительный срок службы.

Режим работы электропривода для кранов характеризуется широким диапазоном изменения скорости вращения ротора, регулярными запусками и остановками, динамическим изменением нагрузки. В большинстве случаев все крановые электрические двигатели предназначены для повторно-кратковременного режима работы с продолжительностью цикла не более десяти минут и включением на 60, 40, 25 или 15%. По причине высокой нагрузки и необходимости соответствовать строгим требованиям к динамике в режиме торможения и пуска, электродвигатели конструируют с учетом минимального момента инерции. В отличие от электрических машин общепромышленных серий, крановый электропривод обладает повышенным запасом механической прочности деталей и узлов.

Зачем необходимы пускорегулирующие резисторы?

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором – это один из самых популярных электроприводов на грузоподъемных устройствах. В стандартном исполнении для регулирования частоты вращения и момента у кранового электропривода используют включение в электрическую цепь специальных резисторов. При этом для обеспечения пониженной скорости вращения применяют режим противовключения, который характеризуется динамическим торможением и высокими тепловыми потерями на резисторах. Для питания кранового электропривода используют напряжение промышленной частоты величиной 380В.

Пускорегулирующие резисторы формируют в цепи питания обмоток электрического двигателя активное сопротивление. При выборе подобных резисторов необходимо учитывать их тепловую мощность и механические параметры самого привода. В каждом конкретном случае параметры пускорегулирующих резисторов могут сильно отличаться друг от друга. При этом резисторы этого типа служат своеобразным показателем зависимости момента на валу от частоты вращения электрического двигателя. Для отображения этих характеристик используют относительные единицы, которые характеризуют момент и частоту. Сопротивление резисторов приводят относительно этих единиц, а расчетный ток соответствует процентному отношению от номинального значения тока электродвигателя.

Пускорегулирующие резисторы включают в электрическую цепь кранового асинхронного электродвигателя с фазным ротором посредством контроллеров, которые управляют резистивным сопротивлением. Благодаря этому они могут использоваться для регулирования скорости вращения, плавного разгона и остановки. В зависимости от характеристики разгона и пуска, мощности электропривода, различают пускорегулирующие резисторы различной величины и мощности.

Конструктивные особенности пускорегулирующих резисторов

Для изготовления пускорегулирующих резисторов используют следующие материалы:

  • нихром;
  • фехраль;
  • константан в виде ленты или проволоки.

Константан обладает низким температурным коэффициентом сопротивления и может работать вплоть до температуры +500 0 С. Благодаря высокому удельному сопротивлению удается сконструировать резисторы малых габаритов с плотным наполнением.

Проволочные резисторы навивают на специальные фарфоровые изоляторы, которые установлены на стойках. С целью увеличения уровня температурной стойкости навитую проволоку покрывают специальной эмалью. Для сборки ящика резисторов несколько изоляторов с навитой проволокой собирают в пакет, стягивают болтами и закрепляют на металлических стойках. Ленточные резисторы навивают на ребро фарфорового изолятора, при этом выводы выполняют в виде петель из самого материала или при помощи тугоплавкого припоя.

По причине низкой стойкости чугуна к вибрациям и ударам, его практически не используют в производстве блоков пускорегулирующих резисторов. Оптимальным выбором в этом случае будет электротехническая сталь марки Э11, которая за счет использования присадок из кремния обладает высоким удельным сопротивлением. В процессе изготовления используют штамповку стали, что сокращает расходы и производственные издержки на производство компонентов блоков резисторов.

Пускорегулирующие резисторы должны обладать большим сопротивлением, которое позволяет им задавать значение силы тока в процессе плавной остановки или разгона. Во время прохождения электрического тока по резистору, значительная часть электрической энергии трансформируется в тепловую. По этой причине все элементы резисторов выполняют с высокой температурной устойчивостью. Отвод тепла производится естественным способом, что ограничивает возможные места для размещения пускорегулирующих резисторов. При этом кожухи блоков оснащают прорезями или жалюзи, которые обеспечивают свободный воздухообмен с окружающей средой.

Как выбрать пускорегулирующий резистор

Величину активного сопротивления пускового резистора подбирают из условия ограничения пускового тока, который опасен. Кроме этого сопротивление резистора должно обеспечить возможность запуска электродвигателя за определенное время. После определения сопротивления выполняют проверку резистора по допустимому нагреву, который не должен превышать паспортных данных.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector