Как узнать пусковой ток

Как определить ток электродвигателя по мощности?

Для новых электродвигателей в измерении тока нет необходимости – вся информация о токах, номинальной мощности, оборотах и напряжении питания указана на бирке. Без бирки номинальный пусковой ток рассчитывают по формуле. После снятия рабочей нагрузки с вала электродвигатель переходит в режим холостого хода. При такой работе можно узнать исправность устройства, мощность, намагничивающий ток и коэффициент потерь в конструкциях привода.

Номинальный ток электродвигателя – это необходимый параметр при настройке защитной автоматики и подборе питающего провода. Однако, стоит учитывать, что чем выше температура окружающей среды, тем меньшего значения будет максимальный ток отключающего реле.

Формула расчета номинального тока электродвигателя по мощности

Силу тока маломощных асинхронных двигателей Аир до 30 кВт можно определить экстренным методом, с незначительной погрешностью, умножив мощность электродвигателя на 2. Таким образом получаем формулу. При полном отсутствии данных, прочтите статью как определить мощность и обороты электродвигателя без бирки?

Если трехфазный двигатель имеет мощность более 30 кВт, то следует воспользоваться формулой точного расчета номинального тока электродвигателя.

Формула определения рабочего тока по мощности электродвигателя:

Uн – номинальное напряжение, подающееся на электродвигатель;

η – коэффициент полезного действия (КПД);

cosφ – коэффициент мощности двигателя.

Данная формула поможет рассчитать максимальный допустимый ток, при котором асинхронный трехфазный двигатель сможет работать долгий срок.

Для примера возьмем электродвигатель АИР250S6, из бирки можно понять, что:

Pн = 45кВт, Uн = 380В, cosφ = 0,85, n = 92% (в расчетах будет 0,92).

Iн = 45000/√3(380*0,85*0,92) = 45000/514,696 = 87,43А.

Как измерить пусковой ток электродвигателя

Произвести расчеты пускового тока двигателя можно по формуле:

где Iн – номинальный ток, который вы узнали ранее.

K – кратность пускового тока (можно найти в паспорте двигателя).

Таблицы значений номинального тока двигателей АИР

Если вы знаете маркировку своего электродвигателя, то можете узнать ток из таблиц ниже:

Таблица потребляемых токов электродвигателей АИР 750 об/мин

Номинальный и пусковой ток электродвигателей 1000 об/мин

Рабочий ток трехфазного двигателя 1500 об/мин

Таблица номинального тока электродвигателей 3000 об/мин

Если не получилось узнать значение тока

Номинальный ток – необходимый параметр для настройки защитной автоматики (тепловое реле, мотор-автоматы, релейная защита) и подбора питающего кабеля

При некорректном определении тока, настройка защитной автоматики и подбор провода становятся невозможными, что может привести к сгоранию кабеля и поломке двигателя.

Если у вас не получилось рассчитать силу тока или нет на это времени, позвоните и наши специалисты ответят на все ваши вопросы.

Источник

Как лучше и точнее измерить пусковой ток аккумулятора

В этой статье мы подводим итоги тестирования нескольких известных диагностических приборов, которые можно встретить в специализированных техцентрах, обслуживающих автомобильные аккумуляторы (АКБ).
Интерес к компактной измерительно-диагностической аппаратуре, позволяющей качественно и количественно определить состояние стартерной батареи, на нашем рынке остается довольно стабильным. Подобные приборы используют не не столько в магазинах или торговых точках, сколько в технических сервис-центрах, куда аккумуляторы в большинстве случаев привозят для проверки или для рассмотрения рекламаций.

В торговых же точках, торгующих стартерными батареями, массово пользуют более доступные по цене и куда менее продвинутые по своему функционалу электронные устройства. В данном случае, как вы же догадались, речь идет о так называемых нагрузочных вилках. Основное их назначение – демонстрационно-показательные функции.

Конструкция любой нагрузочной вилки незамысловата – как правило, подобные приспособления представляют собой нагревательный элемент низкого (0,06-0,08 Ом) сопротивления с подключенным к нему «в параллель» вольтметром. Как свидетельствует практика, при оформлении покупки, менеджер автомагазина обычно демонстрирует клиенту исправность и уровень заряда АКБ путем его кратковременного (одна-две секунды) разряда на нагрузочной вилке, при котором ток составляет 150-200 А. При этом уровень заряда определяется по величине падения напряжения. Для этой цели существуют специальные таблицы, в которых конкретное напряжение на клеммах аккумулятора соотносится с конкретным уровнем его заряда.

Поэтому очевидно, что в обычном магазине, даже имея под рукой супер-навороченный измерительно-диагностический аппарат, просто невозможно проверить реальный пусковой ток аккумулятора и его соответствие заявленному показателю – ведь никто и никогда перед продажей не замораживает батарею.

Но в сервис-центрах, обслуживающих автомобильные АКБ, заморозку батарей иногда приходится делать при проведении контрольных измерений. Правда, что касается самих технических процедур, то замеры пускового тока обычно выполняются с помощью особых цифровых измерительно-диагностических приборов.
Такие аппараты не производят прямые замеры пускового тока исследуемого аккумулятора, а лишь просчитывают его путем оценки и сопоставления внутреннего сопротивления АКБ с напряжением (или величиной его изменения), зафиксированным на ее клеммах.

Такой подход к оценке ТХП отличается удобством и оперативностью: всего пара секунд – и вы получаете все основные данные о батарее. Минус — относительно невысокая точность определения пускового тока. Тем самым он в принципе отличается от прямого и гораздо более точного метода оценки пускового тока, когда батарею подключают к специальному разрядному модулю (тестеру), позволяющему в течение более продолжительного времени (до нескольких десятков секунд) пропускать через себя ток заданного значения в несколько сот Ампер.

При таком подходе реальным значением ТХП может быть принят ток, 10-секундный разряд которым не «опускает» напряжение на клеммах батареи ниже отметки 7,5 В. К слову, отмеченный 10-секундный токовой разряд является первоначальным и обязательным этапом, включенным в официальные методики оценки пускового тока АКБ. Эти методики предусмотрены рядом нормативных актов, например, действующим российским ГОСТом или, скажем, Европейскими Нормами (EN).

Поэтому, когда речь зашла о проведении сравнительного теста нескольких цифровых измерительно-диагностических аккумуляторных приборов, представленных на нашем рынке, то в качестве эталонного способа оценки ТХП конкретной батареи наши эксперты выбрали именно 10-секундный разряд током, значение которого указано на этикетке АКБ. Для проведения теста были отобраны три цифровых анализатора батарей: российский Н-2005 марки «Автоэлектрика», немецкий Bosch BAT-131 и BT-002 от китайского бренда DHC.

Результаты контрольных замеров пускового тока эксперты свели в одну таблицу. Из этих данных видно, что показания, выдаваемые цифровыми анализаторами стартерных батарей, отличаются, причем иногда существенно, от реальных значений ТХП, измеренных «разрядно-токовым» методом. В общем и целом можно констатировать, что цифровые приборы по большей части занижают свои показания в сравнении с реальными значениями тока. Отличия показателей при этом могут достигать двадцати и более процентов. Это означает, что портативные цифровые анализаторы АКБ нельзя применять для гарантированно точного измерения пускового тока.

Другое дело – превентивная экспресс-диагностика АКБ. В этом случае цифровые приборы могут быстро выдать по исследуемой батарее относительную качественную оценку ее состояния (по принципу «плохая» — «хорошая»), причем с указанием приблизительных значений пускового тока. И уже такие первичные данные могут дать специалистам возможность для принятия конкретного решения, например, о назначении более детальной проверки аккумулятора.

В завершение предлагаем посмотреть еще ролик по экстремальному применению популярных AGM-аккумуляторов марки Topla.

Тем, кто интересуется нашими батареями, еще раз сообщаем адреса магазинов в различных регионах России, где можно посмотреть и купить аккумуляторы Topla.

По вопросам приобретения батарей пишите в личку!

Источник

Пусковой ток.

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

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.

Рис. 2. Характеристика изменения тока, потребляемого электродвигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

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.

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).

Источник

Что такое пусковой ток двигателя?

Что такое пусковой ток, как его посчитать, увидеть и измерить?

Решил разобраться в теме, про которую написано предостаточно, но суть неясна. Вопрос касается пуска электродвигателей, при котором возникает так называемый пусковой ток.

Итак, сразу к делу. Корень проблемы кроется в том, что для запуска электродвигателя (при подаче питания) требуется гораздо большее усилие, чем для продолжения. Эта физика работает со всеми предметами в мире – ведь начать движение всегда труднее, чем продолжить его.

В статье речь пойдёт об асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором, который применяется в промышленном оборудовании в 95% случаев. Питание – трехфазное. Как обычно, по тексту буду отсылать к своим статьям, а в конце можно будет скачать много чего интересного по теме.

Пусковой ток и его кратность

Чтобы тронуть с места (пустить) двигатель, нужен громадный пусковой ток (Iп). Громадный – по сравнению с номинальным (рабочим) током Iн на установившейся скорости. В статьях обычно указывают, что пусковой ток превышает рабочий в 5-8 раз. Это число называется “Кратность пускового тока” и обозначается как коэффициент Кп = Iп / Iн.

Пусковой ток – это ток, который потребляет электродвигатель во время пуска. Узнать пусковой ток можно, зная номинальный ток и коэффициент Кп:

Номинальный ток всегда указан на шильдике двигателя:

Номинальный ток двигателя для разных напряжений и схем включения

Кп – рабочий параметр, который указан в характеристиках двигателя, но на корпусе двигателя он никогда не указывается.

Замечу, что не надо путать номинальный и рабочий токи. Номинальный ток – это ток, на котором двигатель может работать продолжительное время, он ограничен только нагревом обмотки статора. Рабочий ток – это реальный ток в данном агрегате, он всегда меньше либо равен номинальному. На практике рабочий ток измеряется токоизмерительными клещами, амперметром или трансформатором тока.

Если рабочий ток больше номинального – жди беды. Читайте мою статью про то, как защитить электродвигатель от перегрузки и перегрева.

Параметры двигателей. Кратность пускового тока

Пример из первой строчки на картинке: конкретный двигатель мощностью 1,5 кВт имеет номинальный ток 3,4 А. Значит, пусковой ток в какой-то момент (сколько длится этот “момент” – рассмотрим ниже) может достигать значения 3,4 х 6,5 = 22,1 А!

Кратность пускового тока зависит прежде всего от мощности двигателя и от количества пар полюсов. Чем меньше мощность, тем меньше пусковой ток. А чем меньше пар полюсов (больше номинальные обороты) – тем больше пусковой ток.

То есть, самым большим током при пуске (7 – 8,5 от номинала) обладают высокооборотистые двигатели (3000 об/мин, 1 пара полюсов) сравнительно большой мощности (более 10 кВт).

Так происходит потому, что потребляемый ток и момент инерции при пуске зависит от конструкции двигателя и способа намотки. Мало полюсов – низкое сопротивление обмоток. Низкое сопротивление – большой ток. Кроме того, высокооборотистым движкам для полной раскрутки требуется больше времени, а это опять же тяжелый пуск.

Если объяснить более научным языком, то дело происходит так. Когда двигатель стоит, его степень скольжения S = 1. При раскручивании (или, как любят говорить спецы, разворачивании) S стремится к нулю, но никогда его не достигает – на то двигатель и называют асинхронным, ведь вращение ротора никогда не догонит вращение поля статора из-за потерь. Одновременно сердечник ротора насыщается магнитным полем, увеличивается ЭДС самоиндукции и индукционное сопротивление. А значит, уменьшается ток.

Кому хочется узнать подробнее – в конце статьи я выложил несколько хороших книг по теме.

На самом деле не так всё просто, начинаем копать глубже.

Как узнать пусковой ток?

Кратность пускового тока (отношение пускового тока к номинальному) найти в документации на двигатель бывает не так-то просто. Но его можно измерить (оценить, узнать) самому. Вот навскидку несколько способов:

Конечно, реальность отличается от эксперимента. Прежде всего тем, что ток короткого замыкания реальной сети питания не бесконечен. То есть, провода, питающие двигатель, имеют сопротивление, на котором в момент пуска падает напряжение (иногда – до 50%). Из-за этого ограничения реальный пусковой ток будет меньше, а разгон – длительнее. Поэтому нужно понимать, что значение кратности пускового тока, указанное производителем, в реальности всегда будет меньше.

Для чего нужны двигатели – приводить в действие механизмы и получать прибыль!

Теперь разберём другой вопрос –

Какой вред от пускового тока?

Пусковой ток – это проблема. Это –

От пускового тока перегружается всё, и момент пуска становится в тягость вcем участникам процесса. Именно в этот критический момент может проявиться “слабое звено”. Кроме того, многие участники электропитания, работающие в этой сети, испытывают проблемы – например, лампочки снижают яркость из-за снижения напряжения, а контроллеры могут зависнуть из-за мощной помехи.

И в то же время пусковой ток – это проблема, от которой никуда не деться, если сразу подавать на двигатель номинальное питание и не использовать специальные методы.

Как уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя

Решить проблему большого пускового тока электрически можно двумя путями:

Можно сконструировать какую-то муфту, коробку передач, вариатор – для того чтобы раскрутить двигатель вхолостую, а потом подключить потребителя механического момента.

В современном оборудовании двигатели мощнее 2,2 кВт практически никогда напрямую не включают, поэтому для них пусковые токи рояли не играют. Для уменьшения пускового тока (и не только) в основном применяют преобразователи частоты, о которых будут отдельные статьи.

Как снизить вред от пускового тока?

Если изменить схему питания двигателя невозможно (например, сосед по даче каждые пол часа запускает токарный станок, а никакие “методы воздействия” не воздействуют), то можно применить различные методы минимизации вреда от пусковых токов. Например:

Но напоминаю, что мы тут занимаемся не устранением последствий, а предотвращением проблем, поэтому погнали дальше.

Время действия и величина пускового тока

Длительностью пускового тока будем считать время, в течение которого ток понижается от максимума (Iп) до номинала (Iн). Эта длительность фактически равна времени разгона от нуля до номинальной скорости вращения.

Весь вопрос в том, какова длительность этого тока – 10 миллисекунд (пол периода), когда двигатель на холостом ходу, или 10 секунд, когда на валу массивная крыльчатка. Теоретически рассчитать это время невозможно. Однако, поделюсь некоторыми соображениями.

Как я говорил выше, ток двигателя при пуске может превышать норму в несколько раз (Кп). И некоторые начинающие электрики, которые не читают мой блог, считают, что защитный автомат нужно выбирать так же – на повышенный ток. В статьях и даже инструкциях пишут, что “При выборе автомата необходимо учитывать, что пусковой ток асинхронного электродвигателя в 5 – 7 раз превышает номинальный”. Как это учитывать? Неужели ток автомата выбирать в 5-7 раз выше номинального тока двигателя?

Шильдик китайского электродвигателя 30 кВт

Написано – 56 А. Что это значит? Неужели то, что ток защитного автомата должен быть более 300 А? Конечно, нет. И выбор автомата в данном случае зависит не только от номинального тока двигателя (56 А), но и от времени действия пускового тока.

Кстати, давайте проведём расследование и узнаем пусковой ток этого двигателя. Ведь на сайт этого китайского производителя нам попасть не суждено. Исходные номинальные данные: мощность – 30 кВт, момент – 190,9 N·m, ток – 56 А. Смотрим по каталогам отечественных производителей, ищем подобный двигатель, ведь законы физики одинаковы и в России, и в Китае. Находим (каталог в конце статьи): это двигатель на 1500 оборотов, 4 полюса, с кратностью пускового тока Кп = 7. В итоге получаем: Iп = Iн · Кп = 56 · 7 = 392 А. Это теоретический пусковой ток, но это не ток уставки автомата!

Пусковой ток является максимально возможным током. Максимальным ток будет при пуске, то есть тогда, когда двигатель стоит. То есть, пусковой ток есть ВСЕГДА, и всегда его начальное значение имеет запредельную величину. В случае с нашим китайским движком – 392 А, если принять ток КЗ питающей сети равным бесконечности (источник напряжения с нулевым внутренним сопротивлением).

Тепловое действие пускового тока

Если перейти к формулам, пусковой ток оказывает тепловое действие на электродвигатель, которое описывается так называемым интегралом Джоуля. Если по простому, то тепловая энергия, производимая электрическим током, пропорциональна квадрату тока, умноженному на время. Обозначается эта величина через I2t.

Хорошая новость в том, что защитный автомат имеет примерно такую же тепловую (время-токовую) характеристику, что и время-токовая характеристика разгона двигателя.

Время-токовые характеристики защитного автомата

Что видим? Для защиты двигателя используются в основном автоматы с характеристикой D, как раз для того, чтобы меньше реагировать на кратковременные перегрузки. Подробнее здесь.

А для пускового тока двигателя график будет примерно такой:

График пускового тока (теоретический) при Кп = 6

Линейность графика – условная. Всё зависит от изменения момента нагрузки в процессе разгона. Теоретический график показан пунктиром. На этом графике Кп = Iп / Iн = 6, но это теоретическое (табличное) значение. Время разгона до номинала = tп.

Реальный график начерчен сплошной линией. На нём Iп` – это реальное значение пускового тока, которое всегда меньше теоретического. Это обусловлено тем, что питающая сеть имеет не нулевое сопротивление, и при повышении тока на проводах возникают потери напряжения.

Про потери на низком напряжении я писал тут, про потери в сетях 0,4 кВ – здесь.

Понятно, что из-за потерь время разгона будет больше, оно обозначено на графике через tп`.

Теперь повернём последний график, чтобы привести оси к одной системе координат:

Время от тока, если можно так выразиться

Не правда ли, весьма похоже на время-токовую характеристику защитного мотор-автомата?

Получается, что обе характеристики компенсируют друг друга, и при выборе автомата достаточно настроить его уставку на номинальный ток двигателя. При особо тяжелых пусках, когда площадь под кривой пуска двигателя больше площади под кривой защитного автомата, стоит подумать о плавном пуске – УПП либо ПЧ.

Реальные измерения тока

Как я говорил выше, по моему мнению лучший способ “увидеть” пусковой ток – использовать активный (резистивный) шунт, и смотреть на нём напряжение осциллографом.

Я использовать вот такой шунт:

Шунт для измерения пускового тока при помощи осциллографа

Подопытный – мотор-редуктор, который через цепную передачу крутит вертикальный шнек:

Мотор-редуктор, на котором измеряем пусковой ток

Шнек на момент пуска был полным, поэтому его рабочий ток (7,7 А, измерено клещами) был почти равен номинальному (8,9 А, видно на шильдике).

Шильдик двигателя вертикального шнека

Ситуация по пусковому току видна на осциллографе:

Осциллограмма пускового тока 500 мс/дел

Приблизим интересующий момент, ускорив развертку до 100 мс/дел:

Осциллограмма пускового тока 100 мс/дел

Тут уже легко увидеть синус питающего тока и оценить коэффициент кратности пускового тока Кп, который примерно равен 4.

Ещё приблизим момент истины (до 50 мс/дел):

Момент пуска двигателя – ток пуска

Тут уже видны хорошо и переходные процессы, обусловленные индуктивностью и ЭДС самоиндукции обмоток двигателя. Этот импульс, длительность которого гораздо меньше периода сети 20 мс, даёт хорошую помеху с широким спектром в питающую сеть и радиоэфир.

Ещё один повод для использования ПЧ? Не совсем, там с помехами ситуация гораздо хуже!

Для тех, кто не хочет заморачиваться, повторю – есть клещи с функцией Inrush, которые могут измерять пусковой ток.

Скачать

Надеюсь, читатели простят мне вольное объяснение процессов – я постарался всё объяснить “на пальцах”. Кому нужны академические знания, пожалуйста:

• В.Л.Лихачев. Асинхронные электродвигатели. 2002 г. / Книга представляет собой справочник, в котором подробно описано устройство, принцип работы и характеристики асинхронных электродвигателей. Приводятся справочные данные на двигатели прошлых лет выпуска и современные. Описываются электронные пусковые устройства (инверторы), электроприводы., djvu, 3.73 MB, скачан: 6956 раз./

• Каталог двигателей ВЭМЗ / Параметры и каталог двигателей, pdf, 3.53 MB, скачан: 1125 раз./

• Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию / Практические расчеты по электрооборудованию, теоретические сведения, методики расчета, примеры и справочные данные., zip, 1.53 MB, скачан: 2429 раз./

• Карпов Ф.Ф. Как проверить возможность подключения нескольких двигателей к электрической сети / В брошюре приведен расчет электрической сети на колебание напряжения при пуске и самозапуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с асинхронным пуском. Рассмотрены условия, при которых допустим пуск и самозапуск двигателей. Изложение методов расчета иллюстрируется числовыми примерами. Брошюра предназначена для квалифицированных электромонтеров в качестве пособия при выборе типа электродвигателей, присоединяемых к коммунальной или промышленной электросети., zip, 1.9 MB, скачан: 1560 раз./

• Руководство по эксплуатации асинхронных двигателей / Настоящее руководство содержит наиболее важные указания по транспортировке, приемке, хранению, монтажу, пусконаладке, эксплуатации, техническому обслуживанию, поиску неисправностей и их устранению для электродвигателей производства «Электромашина». Руководство по эксплуатации предназначено для трехфазных асинхронных электродвигателей низкого и высокого напряжений серий А, АИР, МТН, МТКН, 4МТМ, 4МТКМ, ДА304, А4., pdf, 7.54 MB, скачан: 2443 раз./

Ещё пособие по двигателям:
• Пуск и защита двигателей переменного тока / Пуск и защита двигателей переменного тока. Системы пуска и торможения двигателей переменного тока. Устройства защиты и анализ неисправностей двигателей переменного тока. Руководство по выбору устройств защиты. Руководство от Schneider Electric, pdf, 1.17 MB, скачан: 1898 раз./

Источник