ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Informazioni sull'avvio di un motore trifase da una rete monofase. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici L'articolo discute gli aspetti negativi dell'avvio di motori asincroni trifase con un rotore a gabbia di scoiattolo da una rete di corrente alternata monofase commutando gli avvolgimenti dello statore da stella a triangolo e fornisce schemi di avviamento che eliminano questi svantaggi. In [1], si propone di far funzionare motori elettrici trifase (EM) potenti (2...7 kW) e ad alta velocità (3000 giri/min o più) da una rete monofase commutando gli avvolgimenti dello statore dalla stella a triangolo. Inoltre, il normale collegamento di lavoro degli avvolgimenti è un collegamento a triangolo. Cioè, l'articolo riguarda il lancio di motori elettrici asincroni trifase seriali progettati per una tensione di 220/380 V. Il metodo di avviamento proposto, secondo la classificazione esistente, si riferisce a metodi di avviamento a tensione ridotta e, come è noto, l'obiettivo principale di tale avviamento è ridurre la corrente di avviamento del motore, perché quest'ultimo, al momento della connessione alla rete, funziona praticamente in modalità cortocircuito. L'avviamento dei motori a tensione ridotta viene utilizzato quando la potenza della rete è limitata. Oltre alla formula empirica indicata in [2], che determina la possibilità di avviamento diretto di un motore elettrico, esistono anche le seguenti restrizioni sulla potenza dei motori avviati direttamente dalla rete. Quando il motore è alimentato da un trasformatore che funziona su una rete di pura potenza, la potenza massima del motore deve essere pari al 20% della potenza del trasformatore per avviamenti frequenti e al 30% per quelli rari. Nei casi in cui il trasformatore funziona con un carico misto (potenza e illuminazione), la potenza massima del motore elettrico è pari al 4% della potenza del trasformatore con avviamenti frequenti e all'8% con avviamenti rari. Quando il motore elettrico è alimentato da una centrale elettrica a bassa potenza, rappresenta il 12% della potenza della centrale elettrica. Pertanto, gli EM che superano questi limiti devono essere avviati a tensione ridotta, come suggerito dall'autore della nota [1], commutando gli avvolgimenti EM da stella a triangolo. Tuttavia, riguardo a tale modalità di partenza, oltre a [2], è necessario fare le seguenti considerazioni. 1. I motori asincroni a frequenza industriale non possono avere una velocità di rotazione superiore a 3000 giri al minuto, come sottolinea l’autore [1]: n1=60f1/p=60Ч50=3000 об/мин, dove p è il numero di coppie di poli della macchina. Solo i motori asincroni dual-power, di cui l'autore di questo articolo intende parlare in futuro, consentono di raddoppiare la velocità di rotazione dei motori asincroni, vale a dire: ottenere un'ulteriore velocità di rotazione sincrona non standard di 2000 giri al minuto e 6000 giri/min ad una frequenza industriale di 50 Hz. Pertanto, cosa intende l'autore [1] quando scrive di avviamento del motore elettrico a 3000 giri al minuto o più è difficile da dire. 2. L'implementazione pratica del noto metodo di avviamento da lui proposto presuppone che l'ED abbia sei estremità di uscita. Poiché i motori elettrici della serie più comune 4A con potenza 0,06...0,37 e 0,55...11 kW hanno tre terminali (C1, C2, C3) quando si collegano gli avvolgimenti con una stella o un triangolo [3], allora i “nostri artigiani” hanno sperimentato e continueranno a incontrare serie difficoltà nel lanciare i motori elettrici trifase di questa serie nel range di potenza indicato dall’autore [1] (2...7 kW), perché Per loro è impossibile utilizzare la proposta di commutazione degli avvolgimenti dello statore da stella a triangolo. Se tocchiamo i motori elettrici asincroni della nuova serie AI unificata [4], sviluppata contemporaneamente con i paesi Interelectro, che corrispondeva al promettente livello di sviluppo dell'industria elettrotecnica mondiale, qui si osserva un quadro simile : i motori elettrici con una potenza da 0,55 a 11 kW sono realizzati con una tensione di 220, 380 e 660 V quando le fasi sono collegate in un triangolo o stella con tre estremità di uscita (C1, C2, C3). Pertanto, la soluzione proposta non può essere utilizzata neanche in questo caso. Prendiamo ora l'ED per uso generale delle vecchie serie A2 e A02, sviluppate nel 1957-1959. ed avevano nove dimensioni, quindi questi motori elettrici fino alla quinta dimensione compresa (0,8...13 kW) venivano realizzati anche con tre estremità di uscita (C1, C2, C3) per tensioni di 220, 380, 660 V con un triangolo o circuito di collegamento dell'avvolgimento a stella [4]. Pertanto, anche questa serie non si adatta alla soluzione proposta dall'autore [1]. Di conseguenza, la soluzione proposta per avviare motori elettrici trifase con una potenza di 2...7 kW da una rete monofase commutandone gli avvolgimenti da stella a triangolo può avere un'applicazione molto, molto limitata (per i motori elettrici realizzati secondo un ordine speciale del consumatore con sei estremità di uscita) o è richiesto lo smontaggio ED, il che è naturalmente indesiderabile. 3. Dalla letteratura tecnica di quarant'anni fa [5] è noto che i metodi di avviamento mediante commutazione degli avvolgimenti da stella a triangolo, modificando il numero di coppie polari non hanno quasi alcuna applicazione pratica e sono utilizzati principalmente per l'avviamento di reattori o autotrasformatori. Come notato in [6], lo svantaggio di avviare un motore elettrico commutando i suoi avvolgimenti da stella a triangolo rispetto a un reattore o un autotrasformatore è il fatto che durante le commutazioni di avviamento, i circuiti degli avvolgimenti del motore elettrico vengono interrotti, e questo porta a il verificarsi di sovratensioni di commutazione, che riducono naturalmente l'affidabilità del funzionamento dei motori elettrici e dei dispositivi di commutazione. Inoltre durante la commutazione si verificano shock significativi nella parte meccanica del motore elettrico, soprattutto quando l'avviamento avviene sotto carico. In [7] vengono spiegate le ragioni del funzionamento della protezione EM quando si passa da stella a triangolo. Il fatto è che con tale commutazione si verifica spesso un aumento di corrente nel circuito di alimentazione EM, che può superare di 2,88 volte il valore della normale corrente di avviamento. Questo picco di corrente attiva la protezione nel circuito di alimentazione ED. Per evitare ciò, viene proposto un metodo per passare senza soluzione di continuità dalla stella al triangolo. In questo caso la corrente di spunto al momento della commutazione non supera il valore della corrente di spunto durante l'avviamento diretto del motore. La Figura 1 mostra uno schema di commutazione continua degli avvolgimenti di un motore asincrono trifase da stella a triangolo. La tabella mostra la sequenza dei contatti di commutazione delle apparecchiature di commutazione per questo circuito. Come si può vedere dallo schema elettrico, è relativamente complesso e richiede quattro avviatori magnetici e tre resistori di avviamento. 4. L'autore della nota [1] propone l'accensione monofase del motore elettrico quando i suoi avvolgimenti sono collegati con un triangolo “nudo” in modalità operativa e niente più. Come noto l'utilizzo della potenza dimensionale in questo caso sarà del 50...60% e la potenza utile del motore elettrico sarà di circa 1...3,5 kW per il range di potenza specificato di 1...2 kW dall'autore [7], cioè diminuisce in modo significativo e il campo magnetico dell'ED diventa ellittico. Un campo ellittico è caratterizzato dall'incostanza della velocità di rotazione istantanea del vettore spaziale della forza magnetomotrice risultante e, di conseguenza, del campo magnetico del motore elettrico, che può causare vibrazioni, soprattutto a bassi momenti di inerzia del rotore, che è tipico dei motori elettrici ad alta velocità, per i quali, infatti, si propone l'autore [ 1] di utilizzare il metodo di avviamento mediante commutazione degli avvolgimenti (3000 giri al minuto o più). Il campo ellittico presuppone la presenza nell'ED di un momento diretto (rotante) e di un momento inverso (frenante). La presenza di coppia inversa porta ad un peggioramento delle prestazioni in modalità monofase, ovvero: il motore ha valori di efficienza e fattore di potenza notevolmente peggiori. Per migliorare le prestazioni energetiche dei motori elettrici quando funzionano in modalità monofase e per sfruttare meglio la potenza delle loro dimensioni, è necessario farli funzionare con un condensatore funzionante, ad esempio, come mostrato in [2]. In questo caso l'utilizzo della potenza della taglia raggiunge l'80...100% ed il valore del fattore di potenza si avvicina all'unità. Ciò significa che il motore elettrico praticamente non consuma energia reattiva dalla rete, di conseguenza, la modalità operativa della linea elettrica è semplificata e la sua portata aumenta. La Figura 2 mostra un circuito autotrasformatore per l'avvio di un motore elettrico trifase in modalità monofase. Il circuito contiene un convenzionale autotrasformatore da laboratorio (LATR), ad esempio da nove A, che consente di avviare senza problemi un motore elettrico con una potenza di circa 2...3 kW. Se ci sono sei terminali dell'avvolgimento dello statore EM, due di essi - A e B - sono accesi in controcorrente. Invertendo i capi dell'avvolgimento C è possibile modificare il senso di rotazione del motore elettrico. Prima di accendere il motore nella rete, il motore LATR viene impostato nella posizione più bassa, quindi l'interruttore di pacchetto A1 viene acceso e la tensione sul motore viene gradualmente aumentata spostando il motore verso l'alto, impostando la tensione nominale sul motore, anche se è abbassato nella rete. Il circuito permette inoltre, entro certi limiti, di regolare la velocità di rotazione del motore variando la tensione ai suoi terminali. L'utilizzo della potenza dimensionale per questo circuito è dell'80...94%, il fattore di potenza è prossimo all'unità, la coppia di spunto è circa tre volte maggiore rispetto ad altri circuiti. Se sono presenti solo tre terminali dell'avvolgimento statorico C1, C2, C3 del motore, quest'ultimo è collegato ai terminali di uscita 1 e 3 del LATR utilizzando i terminali C1 e C2 (vedere Fig. 2). L'autotrasformatore può anche essere collegato in serie al circuito ED, come mostrato in Fig. 3, nel caso, ad esempio, in cui l'ED abbia solo tre terminali di uscita C1, C2, C3. In questo caso si trasforma in uno starter regolabile (reattanza induttiva). Prima di iniziare, il contatto mobile del LATR viene impostato nella posizione estrema destra, cioè il suo intero avvolgimento è collegato in serie all'ED. Man mano che quest'ultimo accelera, l'avvolgimento LATR viene gradualmente messo fuori servizio, portando il contatto mobile nella posizione di estrema sinistra, come mostrato in Fig. 3 dalla linea tratteggiata. Questo completa l'avvio dell'ED. Naturalmente, per il circuito mostrato in Fig. 3, al posto del LATR si può utilizzare un resistore a filo scorrevole da laboratorio (reostato), ad esempio del tipo RSP con 7 Ohm e una corrente di 7...10 A, che è abbastanza sufficiente e molto più economico per motori elettrici con una potenza fino a 2 ...XNUMX kW in modalità monofase. In questo caso, il suo contatto mobile (cursore) deve essere collegato a uno dei terminali esterni per garantire affidabilità. Quando si avvia l'ED con un reostato, è necessario tenere presente che il reostato deve essere messo fuori servizio senza intoppi e completamente, senza tenere il cursore in posizioni intermedie, necessario per prevenirne il surriscaldamento e possibili guasti. Invece di un resistore a filo regolabile, è possibile utilizzarne uno non regolato e dopo l'avvio del motore elettrico deve essere bypassato con un interruttore batch SA2. È anche possibile avviare un motore elettrico a tensione ridotta utilizzando semplici dispositivi booster [8]. La Figura 4 mostra uno schema di tale connessione utilizzando due trasformatori booster, per i quali trasformatori step-down convenzionali del tipo OCO-0,25 con una potenza di 250 W, una tensione di 220/36 V e una corrente di avvolgimento secondario (passante) di 6,1 A (chiamati nella vita di tutti i giorni "caldaie"). È possibile utilizzare uno (o due) trasformatori tipo OSM-O.4 con una potenza di 400 W, che ha due avvolgimenti secondari, il che rende possibile utilizzarli quando collegati in serie come avvolgimenti passanti. Gli avvolgimenti corrispondenti di ciascuno dei trasformatori VT1 e VT2 sono collegati schiena contro schiena. Inoltre, i loro avvolgimenti secondari sono collegati in serie e in conformità, e gli avvolgimenti primari sono collegati in parallelo e in conformità. Di conseguenza, all'ED viene fornita una tensione ridotta di circa 150 V e la corrente di spunto verrà ridotta di conseguenza. Per eliminare le sovratensioni di commutazione durante la commutazione, gli avvolgimenti primari vengono deviati dal resistore R1 con una potenza di 50 W. Prima di avviare il motore, i contatti dell'interruttore SA2 sono chiusi e i contatti dell'interruttore SA3 sono aperti. Il motore viene acceso utilizzando l'interruttore di pacchetto SA1. Dopo l'accelerazione di quest'ultimo, i contatti SA2 vengono aperti e SA3 viene chiuso, collegando così il motore elettrico direttamente alla rete senza interrompere il suo circuito di alimentazione. In questo caso, gli avvolgimenti primari dei trasformatori sono disconnessi dalla rete e gli avvolgimenti secondari vengono deviati dai contatti dell'interruttore SAZ e non partecipano al funzionamento. Si consiglia di sincronizzare il funzionamento degli interruttori SA2 e SAZ: quando SA2 è acceso, SA3 dovrebbe aprirsi e, al contrario, quando SA2 è spento, SAZ dovrebbe chiudersi. È possibile avviare il motore elettrico senza problemi anche con una tensione di rete ridotta utilizzando, ad esempio, un regolatore di tensione elettronico, come mostrato in Fig. 5. L'elemento chiave nel circuito è un transistor VT1 tipo P416, GTZ11I, KTZ61, che funziona in modalità valanga. Resistori R1, R3, R5-R7 tipo MLT. I condensatori C1-C3 dei tipi BM, MBM, K73-11 a 400 V vengono selezionati durante la configurazione nell'intervallo 0,1...1,0 μF. Il resistore R2 è in sintonia; viene regolato per ottenere la potenza minima nel carico al valore più alto di R4. Diodi VD1VD4 tipo D226B o qualsiasi gruppo diodi adatto, ad esempio tipo KTs405I. Triac VS1 viene selezionato in base alla potenza del motore azionato di classe non inferiore alla quarta, ad esempio TS 106-10-4, TS112-10-4 e simili. Al termine del processo di avviamento è possibile mettere fuori servizio il triac ED VS1 deviandolo con un interruttore. Propongo uno schema (Fig. 6) per la commutazione graduale degli avvolgimenti del motore elettrico da stella a triangolo utilizzando un autotrasformatore regolabile trifase del tipo RNT con zero aperto, che può essere utilizzato per avviare sia trifase che monofase motori elettrici. Questo circuito, come tutti i precedenti, elimina gli svantaggi dei circuiti di commutazione a contatto dovuti all'assenza di interruzioni nel circuito degli avvolgimenti dello statore EM. Funziona come segue. Prima di avviare un motore elettrico trifase, i contatti mobili dell'autotrasformatore RNT vengono impostati nella posizione più bassa. In questo caso, come si può vedere dalla Fig. 6, gli avvolgimenti EM saranno collegati da una stella. Quindi, utilizzando un dispositivo di commutazione, viene applicata la tensione ai terminali A, B, C del motore, che si avvia con una tensione di rete ridotta di 1,73 volte. Dopo l'accelerazione del motore elettrico, i contatti mobili dell'autotrasformatore RNT vengono trasferiti dolcemente nella posizione più alta, il che porta ad una transizione graduale dal collegamento degli avvolgimenti del motore elettrico con una stella al collegamento con un triangolo e, di conseguenza, ad un aumento nella tensione sugli avvolgimenti di 1,73 volte, vale a dire fino alla tensione operativa nominale alla quale funziona il motore elettrico. Allo stesso modo, il motore elettrico viene avviato da una rete monofase collegandolo ad essa tramite i terminali B e C, e il terminale A è collegato al terminale B utilizzando un condensatore funzionante. Al termine dell'avviamento è possibile disinserire gli avvolgimenti dell'autotrasformatore mediante un interruttore a pacchetto tripolare. Invece di un autotrasformatore RNT trifase, possono essere utilizzati tre tipi LATR monofase, a condizione che tutti e tre i contatti mobili di ciascuno di essi si muovano in modo sincrono. Tutti i motori elettrici vengono avviati secondo gli schemi indicati in modalità di riposo o con un carico della ventola sull'albero, in presenza di un condensatore di avviamento nel circuito del motore, che non è mostrato negli schemi. risultati 1. Il metodo proposto dall'autore [1] per avviare motori asincroni trifase con rotore a gabbia di scoiattolo da una rete CA monofase commutando gli avvolgimenti dello statore da stella a triangolo nell'intervallo di potenza specificato (2... 7 kW), con rare eccezioni, è praticamente impossibile, poiché i motori As di queste potenze sono prodotti con tre estremità di uscita: C1, C2, C3. 2. La commutazione degli avvolgimenti dello statore del motore da stella a triangolo durante l'avviamento con un dispositivo di commutazione a contatto presenta i seguenti aspetti negativi, che ne limitano notevolmente l'utilizzo nella pratica: 2.1. La presenza di sovratensioni di commutazione durante la commutazione a causa di un'interruzione dei circuiti degli avvolgimenti dello statore del motore durante l'avvio, che riduce l'affidabilità del motore e delle apparecchiature di commutazione. 2.2. La protezione del motore può attivarsi durante la commutazione a causa dell'elevata corrente di avviamento, che può superare di 2,88 volte la corrente di avviamento normale. 2.3. La presenza di shock meccanici sull'albero motore durante la commutazione, che riduce l'affidabilità dell'azionamento elettrico. 3. Nella modalità operativa, possono verificarsi vibrazioni, soprattutto con bassi momenti di inerzia del rotore, tipici dei motori ad alta velocità (a causa della presenza di un campo magnetico ellittico, dovuto all'assenza di un condensatore funzionante in il circuito del motore). 4. Il motore ha caratteristiche prestazionali peggiori e indicatori di basso consumo energetico in modalità operativa. 5. Per eliminare gli svantaggi menzionati, il motore deve essere utilizzato in modalità operativa con un condensatore funzionante e l'avvio da reti a bassa potenza deve essere effettuato modificando in modo graduale o graduale la tensione (corrente) nel suo circuito senza interrompere i circuiti di gli avvolgimenti dello statore. letteratura:
Autore: A.G. Zyzyuk Vedi altri articoli sezione motori elettrici. Leggere e scrivere utile commenti su questo articolo. Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica: Un nuovo modo di controllare e manipolare i segnali ottici
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