Пусковой ток.
В паспорте электрического двигателя указывается ток при номинальной нагрузке на валу, он меньше пускового тока. Если отмечено 13,8/8 А, то это значит, что при подсоединении двигателя к сети 220 В и номинальной нагрузке ток двигателя будет равен 13,8 А. При подсоединении к сети 380 В — ток 8 А, таким образом верно равенство мощностей: √3 х 380 х 8 = √3 х 220 х 13,8.
Зная номинальную мощность двигателя определяют его номинальный ток. При включении двигателя в трехфазную распредсеть 380 В номинальный ток рассчитывается следующим образом:
Iн = Pн/(√3Uн х сosφ), кА
где Pн — номинальная мощность двигателя, кВт, Uн — напряжение в сети, кВ (0,38 кВ). Коэффициент мощности (сosφ) — паспортные значения двигателя.
Рис. 1. Паспорт электрического двигателя.
Если не известен коэффициент мощности двигателя, то номинальный его ток с малой погрешностью определяется по отношению «два ампера на киловатт», т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им из сети ток будет приблизительно равен 20 А.
Для упомянутого на рисунке двигателя это отношение также выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более верные величины тока при применении данного отношения получаются при мощностях электродвигателей от 3 кВт.
При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется маленький ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к перегреву обмоток двигателя, и возникает опасность выхода из строя электродвигателя.
При пуске из сети электрическим двигателем потребляется пусковой ток Iпуск, который в 3 — 8 раз выше номинального. Характеристика изменения тока представлена на графике (рис. 2, а).
Рис. 2. Характеристика изменения тока, потребляемого электродвигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)
Подлинную величину пускового тока для электродвигателя определяют зная величину кратности пускового тока — Iпуск/Iном. Кратность пускового тока — техническая характеристика двигателя, ее известна из каталогов. Пусковой ток рассчитывается согласно формуле: I пуск = Iх. х (Iпуск/Iном).
Понимание истинной величины пускового тока необходимо для подбора плавких предохранителей, проверки включения электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя, при подборе автоматических выключателей и для высчитывания величины падения напряжения в сети при пуске.
Большой пусковой ток вызывает значительное падение напряжения в сети (рис. 2, б).
Если взять электросопротивление проводов, проложенных от источника до электродвигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток Iн=15 А, а пусковой ток Iп равным пятикратному от номинального, потери напряжения в проводах во время пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.
На клеммах электродвигателя, а также и на клеммах рядом работающих электродвигателей напряжение будет 220 — 75 = 145 В. Это понижение напряжения вызывает торможение работающих электродвигателей, что влечет за собой еще большее повышение тока в сети и выход из строя предохранителей.
В электрических лампах в моменты запуска электродвигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при включении электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.
Для понижения пускового тока используется схема пуска электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.
Рис. 3. Схема пуска электрического электродвигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.
Имеет принципиальное значение то, что далеко не каждый двигатель возможно включать по этой схеме. Широко распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжением 220/380 В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 1 при включении по этой схеме выйдут из строя.
Для понижения пускового тока электродвигателей энергично употребляют специальные процессорные устройства плавного пуска (софт-стартеры).
Как посчитать пусковой ток электродвигателя
Величина пускового тока, необходимого для приведения двигателя в действие, существенно (иногда в 8-10 раз) превышает показатели тока, который подается для работы в нормальном режиме. Результатом резкого роста потребления энергии становится падение напряжения в питающих электросетях, что может повлечь за собой:
- проблемы с другими подключенными к сети приборами;
- более скорый износ узлов самого двигателя (этому способствует рывок при запуске).
Свести отрицательное воздействие к минимуму возможно, используя дополнительные устройства. Параметры вспомогательного оборудования определяют, исходя из значения пускового тока для данной модели двигателя.
Как посчитать пусковой ток электродвигателя
Разобраться, как посчитать пусковой ток электродвигателя, можно самостоятельно, ознакомившись с технической документацией к агрегату и формулами для расчета. Сначала вам потребуется определить величину номинального тока (IH, зависит от типа двигателя). Для этого предусмотрены следующие формулы (все необходимые данные есть в техпаспорте к оборудованию):
- 1000PH/(ηHUH) для двигателей постоянного тока;
- 1000PH/(UHcosφH√ηH) для устройств переменного тока.
Далее проводится собственно расчет значения пускового тока (IП) по формуле Кп (кратность постоянного тока к номинальному показателю, указана в техдокументации)*IH.
Способы уменьшения пускового тока
Проблема снижения пускового тока и более плавной подачи напряжения решается с помощью специального оборудования:
- софтстартеров и устройств плавного пуска;
- автоматических выключателей соответствующего типа отключения (B, D или C).
Грамотный подход к расчету значения пускового тока для электрического двигателя позволит вам получить точные результаты и подобрать наиболее эффективные средства защиты линии включения.
8 800 550 00 93 Звонок по России бесплатный Время работы Пн-Пт: 08:00-17:45
Адреса филиалов и телефоны:
8 (812) 321-79-43 Санкт-Петербург
8 (383) 36-36-000 Новосибирск
8 (343) 318-24-35 Екатеринбург
© 2003-2024 ООО «СЗЭМО Инжиниринг» Интернет-магазин.
Все права защищены.
Подписаться
на рассылку
Наши менеджеры свяжутся с вами в ближайшее время.
Для входа в личный кабинет введите, пожалуйста, Ваш логин и пароль
Выберите город:
Амурская область Архангельская область Астраханская область Еврейская автономная область Забайкальский край Кабардино-Балкария Калининградская область Камчатский край Карачаево-Черкессия Красноярский край (кроме г. Ачинска, г. Красноярска, г. Канска) Ленинградская область Магаданская область Мурманская область Ненецкий Автономный Округ Новгородская область Оренбургская область Пензенская область Приморский край Псковская область Республика Бурятия Республика Дагестан Республика Калмыкия Республика Карелия Республика Коми Республика Крым Республика Мордовия Республика Саха (Якутия) Республика Чечня Республика Чувашия Самарская область Саратовская область Сахалинская область Ставропольский край Ульяновская область Хабаровский край Чукотский Автономный Округ
Белгородская область Брянская область Владимирская область Волгоградская область Воронежская область Иваново Калужская область Краснодарский край Курск Курская область Липецкая область Московская область Нижний Новгород Орловская область р. Адыгея Ростовская область Рязанская область Смоленская область Тамбовская область Тверская область Тульская область
Вологодская область Костромская область Ярославская область
Алтайский край Ачинск Иркутская область Канск Кемеровская область Красноярск Новосибирская область Омская область р. Тыва, р. Алтай Республика Хакасия Томская область
Пусковые токи асинхронных электродвигателей
Пусковым называется ток, необходимый для осуществления запуска электрического двигателя. Пусковые токи асинхронных электродвигателей обычно в несколько раз превышают показатели, достаточные для работы в нормальном режиме.
Пусковые токи асинхронных электродвигателей
Двигатели асинхронного типа в момент подключения к электросети потребляют значительное количество энергии для того, чтобы:
- привести ротор в движение;
- поднять скорость вращения с нуля до рабочего уровня.
Этим объясняется необходимость использования большого пускового тока, который существенно отличается от количества электроэнергии, позволяющего поддерживать постоянное число оборотов. Это характерно не только для асинхронных, но и для однофазных двигателей постоянного тока, хотя принцип действия последних совершенно иной.
Проблема высоких пусковых токов: решение
Высокий пусковой ток может спровоцировать резкое, хотя и кратковременное падение напряжения, при котором прочие подключенные к сети устройства испытают недостаток энергии. Это нежелательно, поскольку негативно влияет на безопасность работы и долговечность оборудования.
Для решения задачи предусмотрены специальные дополнительные устройства, установка которых в процессе подключения и наладки двигателей позволяет:
- максимально уменьшить значение пускового тока;
- повысить плавность запуска;
- снизить затраты на запуск агрегата, так как становится возможным применение менее мощных дизельных электростанций, стабилизаторов, проводов с меньшим сечением и пр.
Наибольшей эффективностью отличаются такие современные устройства, как частотные преобразователи и софтстартеры. Они обеспечивают высокую (более минуты) продолжительность поддержания пускового тока.
Как рассчитать пусковой ток электродвигателя
Чтобы объективно оценить сложность условий запуска двигателя, необходимо предварительно узнать величину необходимого для этого пускового тока. Основные этапы расчета следующие:
- вычисление номинального тока;
- определение значения пускового тока (в амперах).
Для того чтобы получить значение номинального тока для используемой модели электродвигателя, применяют формулу, которая имеет вид Iн=1000Pн / (Uн*cosφ*√ηн). Pн и Uн – это номинальные показатели мощности и напряжения, cosφ и ηн – номинальные коэффициенты мощности и полезного действия.
Собственно пусковой ток, который обозначается как Iп, определяется при помощи формулы Iп = Iн * Kп, где Kп – это кратность постоянного тока по отношению к его номинальному значению (Iн). Всю необходимую для проведения расчетов информацию (значения Kп, Pн, ηн, cosφ, Uн) можно найти в технической документации, которая прилагается к электродвигателю.
Корректный расчет пускового тока двигателя способствует правильному выбору автоматических выключателей, предназначенных для защиты линии включения, а также приобретению дополнительного оборудования (генераторы и пр.) с подходящими параметрами.
Как рассчитать пусковой ток двигателя
Ток, который нужен для запуска электродвигателя, называется пусковым. Как правило, пусковые токи электродвигателей в несколько раз большие, чем токи, необходимые для работы в нормально-устойчивом режиме.
Рисунок 1. Асинхронный электродвигатель Большой пусковой ток асинхронного электродвигателя необходим для того, чтобы раскрутить ротор с места, для чего требуется приложить гораздо больше энергии, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа его оборотов. Стоит отметить, что, несмотря на совсем другой принцип действия, однофазные двигатели постоянного тока также характеризуются большими значениями пусковых токов.
Высокие пусковые токи электродвигателей — нежелательное явление, поскольку они могут приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к сети оборудования (падению напряжения). Поэтому при подключении и наладке двигателей переменного тока (наиболее распространенных в промышленности) всегда стоит задача минимизировать значения пусковых токов, а также повысить плавность пуска двигателя за счет применения специального дополнительного оборудования. Такие мероприятия также позволяют снизить уровень затрат на пуск электродвигателя (применять провода меньшего сечения, стабилизаторы и дизельные электростанции меньшей мощности, проч.).
Одной из наиболее эффективных категорий устройств, облегчающих тяжелые условия пуска, являются софтстартеры и частотные преобразователи. Особенно ценным считается их свойство поддерживать пусковой ток двигателей переменного тока в течение продолжительного периода — более минуты. Также пусковой ток асинхронного электродвигателя можно уменьшить за счет внедрения внешнего сопротивления в обмотку ротора.
Расчет пускового тока асинхронного электродвигателя
Рисунок 2. Асинхронный электродвигатель с частотным преобразователем Расчет пускового тока электродвигателя может потребоваться для того, чтобы подобрать подходящие автоматические выключатели, способные защитить линию включения данного электродвигателя, а также для того, чтобы подобрать подходящее по параметрам дополнительное оборудование (генераторы, проч.).
Расчет пускового тока электродвигателя осуществляется в несколько этапов:
Определение номинального тока трехфазного электродвигателя переменного тока согласно формуле: Iн=1000Pн/(Uн*cosφ*√ηн). Рн здесь — номинальная мощность двигателя, Uн выступает номинальным напряжением, а ηн — номинальным коэффициентом полезного действия. Cosφ — это номинальный коэффициент мощности электромотора. Все эти данные можно найти в технической документации по двигателю.
Расчет величины пускового тока по формуле Iпуск=Iн*Кпуск. Здесь Iн — номинальная величина тока, а Кпуск выступает кратностью постоянного тока к номинальному значению, которая также должна указываться в технической документации к электродвигателю.
Точно зная пусковые токи электродвигателей, можно правильно подобрать автоматические выключатели, которые будут защищать линию включения.
Какой ток потребляет двигатель из сети при пуске и работе
В паспорте электрического двигателя указан ток при номинальной нагрузке на валу. Если, например, указано 13,8/8 А, то это означает, что при включении двигателя в сеть 220 В и при номинальной нагрузке ток, потребляемый из сети, будет равен 13,8 А. При включении в сеть 380 В из сети будет потребляться ток 8 А, то есть справедливо равенство мощностей: √ 3 х 380 х 8 = √ 3 х 220 х 13,8.
Зная номинальную мощность двигателя (из паспорта) можно определить его номинальный ток. При включении двигателя в трехфазную сеть 380 В номинальный ток можно посчитать по следующей формуле:
I н = P н/ ( √3 U н х η х с osφ).
где P н — номинальная мощность двигателя в кВт, U н — напряжение в сети, в кВ (0,38 кВ). Коэффициент полезного действия ( η) и коэффициент мощности (с osφ) — паспортные значения двигателя, которые написаны на щитке в виде металлической таблички. См. также — Какие паспортные данные указываются на щитке асинхронного двигателя.
Рис. 1. Паспорт электрического двигателя. Номинальная мощность 1,5 кВ, номинальный ток при напряжении 380 В — 3,4 А.
Если не известны к.п.д. и коэффициент мощности двигателя, например, при отсутствии на двигателе паспорта-таблички, то номинальный его ток с небольшой погрешностью можно определить по соотношению «два ампера на киловатт», т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им ток будет примерно равен 20 А.
Для указанного на рисунке двигателя это соотношение тоже выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более точные значения токов при использовании данного соотношения получаются при мощностях двигателей от 3 кВт.
При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется незначительный ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и потребляемый ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к тому, что увеличенный ток вызывает перегрей обмоток двигателя, и возникает опасность обугливания изоляции (сгорания электродвигателя).
В момент пуска из сети электрическим двигателем потребляется так называемый пусковой ток. который может быть в 3 — 8 раз больше номинального. Характер изменения тока представлен на графике (рис. 2, а).
Рис. 2. Характер изменения тока, потребляемого двигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)
Точное значение пускового тока для каждого конкретного двигателя можно определить зная значение кратности пускового тока — I пуск/ I ном. Кратность пускового тока — одна из технических характеристик двигателя, которую можно найти в каталогах. Пусковой ток определяется по следующей формуле: I пуск = I н х ( I пуск/ I ном). Например, при номинальном токе двигателя 20 А и кратности пускового тока — 6, пусковой ток равен 20 х 6 = 120 А.
Знание реальной величины пускового тока нужно для выбора плавких предохранителей, проверке срабатывания электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя при выборе автоматических выключателей и для определения величины снижения напряжения в сети при пуске.
Процесс выбора плавких предохранителей подробно рассмотрен в этой статье: Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей
Большой пусковой ток, на который сеть обычно не рассчитана, вызывает значительные снижения напряжения в сети (рис. 2, б).
Если принять сопротивление проводов, идущих от источника до двигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток I н=15 А, а пусковой ток равным пятикратному от номинального, то потери напряжения в проводах в момент пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.
На зажимах двигателя, а также и на зажимах рядом работающих электродвигателей будет 220 — 75 = 145 В. Такое снижение напряжения может вызвать торможение работающих двигателей, что повлечет за собой еще большее увеличение тока в сети и перегорание предохранителей.
В электрических лампах в моменты пуска двигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при пуске электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.
Для уменьшения пускового тока может использоваться схема пуска двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник. При этом фазное напряжение уменьшится в √ З раз и соответственно ограничивается пусковой ток. После достижения ротором некоторой скорости обмотки статора переключаются в схему треугольника и напряжение ни них становится равным номинальному. Переключение обычно производится автоматически с использованием реле времени или тока.
Рис. 3. Схема пуска электрического двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник
Важно понимать, что не далеко каждый двигатель можно подключать по этой схеме. Наиболее распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжение 380/200 В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 1 при включении по данной схеме выйдут из строя. Подробнее об этом читайте здесь: Выбор схемы соединения фаз электродвигателя
В настоящее время, для уменьшения пускового тока электрических двигателей активно используют специальные микропроцессорные устройства плавного пуска (софт-стартеры). Подробнее о назначении такого типа устройств читайте в статье Для чего нужен плавный пуск асинхронного двигателя.
Статьи и схемы
Полезное для электрика
Пусковой ток двигателя определяется как
где — кратность пускового тока по отношению к номинальному.
Сечение проводов и кабелей до 1 кВ выбираем исходя из условий:
1) по условию нагрева от протекаемого тока
где — поправочный коэффициент на условия прокладки;
2) по условию соответствия аппарату МТЗ (максимальной токовой защиты), установленного в начале линии
где — номинальный ток защитного аппарата, А; — кратность длительного допустимого тока провода по отношению к току срабатывания защиты.
При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, или жил многожильного проводника, нулевой рабочий проводник, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчёт не принимаем. Для цеховых электрических сетей принимаем провода и кабели с алюминиевыми жилами, тогда по механической прочности минимальные сечения алюминиевых жил проводов и кабелей внутри помещений не менее 4мм 2 при прокладке на изоляторах, 2,5мм 2 ¾ при других способах прокладки. Проводники с медными жилами применяем во взрывоопасных помещениях классов В1 и В1а, а также в силовых цепях крановых установок. Сечение нулевого и заземляющего провода принимаем равным или большим половины фазного сечения, но не меньше чем того требует механическая прочность.
Приведем пример выбора электродвигателей, пусковых и защитных аппаратов электропривода горизонтально-расточного станка, состоящего из трех двигателей.
1) АИР132М4¾ P=11,0 кВт, h=87,5 %, cosj=0,87, Кп =7,5;
2) АИР112М4¾ Р=5,5 кВт, h=87,5 %, cosj=0,88, Кп =7;
3) АИР80В4¾ Р=1,5 кВт, h=78 %, cosj=0,83, Кп =5,5;
Номинальные токи двигателей по условию (2.10):
Для них по (2.1) выбираем магнитные пускатели:
Согласно (2.2) выберем тепловое реле для первого двигателя
Выбираем тепловое реле типа РТЛ-206104 со средним значением тока теплового реле Iср.т.р. = 27,5 А и номинальным током теплового реле Iном..р. = 80 А.
Для второго электродвигателя
Выбираем тепловое реле типа РТЛ-101604 со средним значением тока теплового реле Iср.т.р. = 12 А и номинальным током теплового реле Iном..р. = 25 А.
Для третьего электродвигателя
Выбираем тепловое реле типа РТЛ-101604 со средним значением тока теплового реле Iср.т.р. =5 А и номинальным током теплового реле Iном..р. = 25 А.
Чтобы определить расчетный ток станка в целом, используем метод определения электрических нагрузок с помощью коэффициента расчетной нагрузки, который будет подробнее изложен далее.
Установленная мощность станка:
По таблице 2.1 для данного станка и .
Эффективное число электроприемников
принимаем при этом по таблицам [метод к курсовому проектированию] .
Тогда расчетная мощность станка
Так как . то принимаем за расчетный ток 21,954 А. Пиковый ток станка определяем по формуле (3.2.5)
По условию (3.2.6) выбираем автоматический выключатель в цепи питания:
· первого электродвигателя станка ВА51Г-25 с . По (3.9)
По (3.2.8) ток срабатывания расцепителя . что удовлетворяет условию (3.2.7): ;
· второго двигателя ВА51Г-25 с . . . . ;
· третьего двигателя ВА51Г-25 с . . . . .
По условию (3.2.3) и (3.2.4) выбираем предохранитель типа ПН2-100/100 для защиты станка: и .
Сечение провода, идущего от рассматриваемого станка к распределительному шкафу, выбираем по условиям (3.2.12) и (3.2.13): и . В итоге выбираем по литературе [4] провод АПВ 5(1´8) с .
Для электропривода с одним двигателем расчёт аналогичен трехдвигательному электроприводу, исключение лишь составляет расчётный ток, который принимаем равным номинальному току двигателя. Все расчеты сводятся в таблицы 3.2.3, 3.2.4, 3.2.5 и 3.2.6.
Таблица 3.2.3- Выбор магнитных пускателей и тепловых реле