Пусковой ток. типы и работа. применение и особенности

Что это значит?

Для запуска автомобильного двигателя стартеру требуется приложить к коленвалу значительное усилие. Требуется не только сдвинуть все подвижные детали с места, но и сжать топливную смесь для обеспечения зажигания, а это от 9 до 16 атмосфер для различных двигателей. Для выполнения такой работы требуется большое количество энергии.

Для запуска каждого конкретного автомобиля потребуется индивидуальное количество тока. Это зависит от ряда условий.

• Тип двигателя: бензиновый/дизельный (Для запуска исправного бензинового мотора 1,5 л. пусковой ток — в среднем 180 Ампер. Пусковой ток для дизельного двигателя 1,5 л. — 300 Ампер.)
• Температура окружающей среды и температура масла в двигателе (тут применим термин — ток холодной прокрутки)
• Объём двигателя (чем больше мотор — тем труднее его запустить)
• Степень сжатия двигателя

Стоит отметить что пуск двигателя происходит не моментально, в среднем стартеру потребуется от 0.3 до 1.5 секунд в нормальных условиях. За это время двигатель внутреннего сгорания достигает своих пусковых оборотов.

Пусковые обороты двигателя — это то количество оборотов коленчатого вала в минуту, при котором двигатель может продолжать работу самостоятельно. Сегодняшние бензиновые моторы способны запускаться и самостоятельно поддерживать свою работу уже при 40 — 70 оборотах в минуту, дизельные при 100 — 200 оборотах.

Стартер раскручивает и запускает двигатель за доли секунды, при этом потребляя из аккумулятора ток в сотни ампер. Аккумулятор в этот момент работает на максимум, значительно разряжаясь, выдавая необходимый пусковой ток и неизбежно проседая по показателю напряжения.

Для лучшего понимания происходящего с аккумулятором разберём осциллограмму напряжения и тока снятую с контактов стартера.

Здесь показан запуск бензинового двигателя с объёмом в 1.5 литра, используя АКБ емкостью 60 Ач с пусковым током EN 500 А. На запуск мотора потребовалось 1.2 секунды времени, которое отмечено шкалой внизу изображения, за это время скорость коленвала поднялась до 200 оборотов в минуту.

• Красным цветом на графике показано изменение силы тока (Ампер) со шкалой слева.
• Синим цветом раскрашен график напряжения (Вольт) шкала справа.

Прекрасно видно что в первые миллисекунды запуска потребляемый ток молниеносно поднялся до показателя в 350 ампер, в то же время произошла просадка напряжения до 8.5 вольт. Но уже через 1 десятую долю секунды потребляемый ток снизился больше чем в 2 раза и составил 125 ампер, а напряжение поднялось выше 10 вольт.

Как выяснить требуемый показатель для определённого авто

Дизелю потребуется повышенный показатель пускового тока, чем бензиновому, т. к. уровень сжатия существенно превышен, до 20 Ат.

Усреднённые параметры:

• дизельный двигатель – 300 Ампер;
• на бензине – 255 Ампер.

Эти величины измерены при температуре -18°, и это скорее всего не позволит завести авто в более холодных условиях.

Правда с совершенствованием технологий часто наблюдаются показатели в 400-600 А у дорогих моделей авто.

Несомненно, необходимо выяснять параметры автомобиля, но значения в 450-500 А хватит для любых районов Российской Федерации.

Проверку проводят и спецтестерами. Наиболее известны:

• Midtronics;
• Бош BAT-131;
• DHC.

Цена измерительного аппарата равняется 50-70 т. руб. Аналог из Китая возможно купить и за 10-15 т. руб. Имеются расчётные отклонения между дешёвыми и дорогостоящими устройствами, но все измерительные приборы могут выявить «пустую» батарею. Ведь у такого генератора показатель существенно меньше, чем усреднённая погрешность прибора, т. е. малая величина показателя тут же укажет на пустышку. У них данная величина при ёмкости 60 Ач 300-400 А, а наименьший пусковой ток стартёра для подобного АКБ должен быть 470-480 А.

Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток

Для измерения тока, потребляемого электродвигателем, используются токоизмерительные клещи, измеряющие ток в цепи без ее разрыва.

При использовании мультиметра (как пользоваться мультиметром?) или амперметра нужно заранее убедиться в том, что ожидаемое значение измеряемого параметра лежит в диапазоне измерений. Прибор подключается последовательно с электродвигателем или с одной из обмоток трех фаз. И не стоит забывать о пусковом токе, перед запуском прибор нужно надежно закоротить, чтобы он не сгорел.

Можно воспользоваться и электронным счетчиком с функцией измерения токов.

Если потребляемая мощность уже известна, ток можно подсчитать. Для однофазного двигателя:

Величину напряжения тоже рекомендуется измерить, желательно – непосредственно на зажимах электродвигателя.

Если измерения производятся без нагрузки, то получится ток холостого хода. Подсчитать номинальный ток не представляется возможным, так как ток холостого хода не нормируется и составляет 20-40% от номинального. В этом случае для подсчета токов холостого хода трехфазных асинхронных электродвигателей используются данные таблицы.

Величины магнитных пускателей

Когда встает вопрос о выборе магнитного пускателя, то вместе с ним возникает и такая проблема, как необходимая величина пускателя.

Для того, чтобы обеспечить приличную работу электроприборов в тех цепях, что коммутируется пускателями, требуется, чтобы характеристики последних целиком соответствовали эксплуатационным условиям. Насчитывается семь параметров этой самой величины и каждая из них подразумевает свой параметр нагрузочного тока. Допускается небольшое несоответствие (в большую сторону) по допустимому значению тока.

Выражение «величина» является условным термином, обозначающим то, какой ток может пропустить через главные рабочие контакты выбранный магнитный пускатель. При присвоении величины считается, что пускатель работает при напряжении 380 В, а его рабочий режим АС-3.

Приведу список различий приборов по их величинам (токи в зависимости от величин):

• 0 – 6,3 А;
• 1 – 10 А;
• 2 – 25 А;
• 3 – 40 А;
• 4 – 63 А;
• 5 – 100 А;
• 6 – 160 А;
• 7 – 250 А.

Величины их допустимых токов, протекающих по контактам главной цепи, различаются от тех, что я привел вот по каким принципам:

• категория использования (она может быть АС-1 -, АС3, АС-4 и еще 8 категорий);
• первая подразумевает чисто активную нагрузку (или с малым присутствием индуктивности);
• вторая – для управления моторами, имеющими контактные кольца;
• третья – работу в режиме прямого запуска движков с ротором короткозамкнутого типа и подключение оных;
• четвертая — старт моторов, имеющих короткозамкнутый ротор, обесточивание движков, вертящихся медленно, либо недвижимых, торможение методом противотока.

Если увеличивать номер категории использования, то максимальный контактный ток главной цепи (при идентичности параметров коммутационной износостойкости) будет снижаться.

Остальные восемь категорий, так же, распределяются по определенным типам нагрузок. Однако, для того, чтобы защита по перегреву (тепловая) срабатывала с наибольшей эффективностью, надо выставлять такое значение тока уставки, чтобы оно совсем немного превышало ток потребления устройства, коммутируемого пускателем. Самым рациональным будет присутствие небольшого запаса по регулировке уставок в оба направления.

Кроме этого значения, у пускателей есть еще ряд других немаловажных показателей:

• категория АС (о ней я говорил);
• напряжения, которым питается управляющая катушка;
• присутствие реле тепловой защиты;
• количество контактов дополнительного характера (чтобы определиться с этим параметром, необходимо учитывать управляющую схему);
• реверсивность прибора (в случае надобности в управлении движком с реверсом, есть смысл в установке реверсивного пускателя);
• качество защищенности устройства IP;
• класс прибора по стойкости к износу (этот параметр можно вычислить, зная такие показатели, как интенсивность использования и частота циклов «включил-выключил»).

Естественно, что чем больше «величина» пускателя, тем больше будет его размер. Например, пускатели одной марки нулевой и третьей величин различаются размерами практически в два раза.

Надеюсь, что я достаточно доходчиво разъяснил вам понятие величины пускателя, от чего она зависит, а так же иные важные показатели этих приборов.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

ПМЛ-12100210М 2ПМЛ-32100240М 3ПМА-4202633.2 Выбор защиты от перегрузок.

Защита электродвигателей от перегрузок осуществляется тепловым реле встроенным в магнитные пускатели.

Выбор вставок тока нагревательных элементов тепловых реле произведем по длительному расчетному току из условия:

Результаты выбора сведем в таблицу 3.

3.3 Выбор защиты от коротких замыканий.

Защиту от коротких замыканий осуществляют с помощью плавких предохранителей или автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями.

Плавкие предохранители будем выбирать с учетом напряжения сети по значению тока:

При выборе плавких вставок учитываем условия:

а) Плавкая вставка не должна расплавляться при неограниченном по времени воздействии длительных расчетных токов Ip:

б) Плавкая вставка должна выдерживать кратковременный пусковой ток:

Энергоэффективность

Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.

В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.

Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.

Другие полезные материалы: Редуктор от «А» до «Я» Как выбрать мотор-редуктор Выбор преобразователя частоты Подключение и настройка частотного преобразователя

Определение возможности пуска электродвигателя

При проектировании иногда необходимо выполнять проверку на возможность запуска короткозамкнутого двигателя при заданных параметрах электрической сети. Лучше предусматривать устройство плавного пуска или частотный преобразователь, но электромагнитный пускатель дешевле.

Методика проверки сводится к оценке  снижения напряжения от трансформатора до электродвигателя.

Проблема заключается в том, что при пуске у двигателя возникает пусковой ток, который в 4-8 раз больше номинального тока.

Обратите внимание

Пусковой ток создает дополнительную потерю напряжения в сети, а это может привести к тому, что двигатель будет не в состоянии провернуть вал с нагрузкой, поскольку развиваемый двигателем вращающий момент изменяется пропорционально квадрату напряжения. Кроме этого, в результате резкого падения напряжения могут остановиться другие электродвигатели, питающиеся от этой сети.

Нормальный пуск двигателя, возможен в том случае, если начальный момент электродвигателя будет больше на 10% пускового момента сопротивления приводимого механизма.

Чтобы выполнить проверку запуска двигателя, достаточным условием является сравнение пусковых (начальных) моментов электродвигателя и приводимого механизма.

Условие пуска двигателя

где Uд – напряжение на клеммах электродвигателя в начальный момент пуска в долях от номинального напряжения;

mп=Мпуск/Мном – кратность пускового момента электродвигателя при номинальном напряжении на его клеммах (по каталогу);

mмех=Ммех/Мном –требуемая кратность пускового момента приводимого механизма;

Кз – коэффициент загрузки электродвигателя;

1,1 – коэффициент запаса;

dUдоп% — дополнительные потери напряжения (%) в сети от питающего трансформатора и в трансформаторе до клемм электродвигателя механизма;

Кi – кратность пускового тока при номинальном напряжении на клеммах электродвигателя (по каталогу);

Iномд – номинальный ток электродвигателя (по каталогу), А;

Uном – номинальное напряжение трансформатора;

rтр, xтр – активное и индуктивное сопротивление трансформатора, отнесенное к обмотке низшего напряжения;

r, x – активное и индуктивное сопротивление кабельной линии;

cosfном – номинальное значение коэффициента мощности;

mп=Мпуск/Мном – кратность пускового (начального) момента электродвигателя (по каталогу);

sном – номинальное скольжение;

dUс% —  суммарная потеря напряжения в линии от шин питающего трансформатора до двигателя механизма и в трансформаторе без учета пуска двигателя (%);

dUс=0,08Uном – при отсутствии данных мощности трансформаторов и их загрузке;

При определении mмех можно руководствоваться следующими данными:

Вентиляторы – 04-0,5.

Компрессоры центробежные и поршневые –  0,4.

Насосы центробежные и грузовые – 0,4.

Станки металлообрабатывающие – 0,3.

Лифты – 1,7-1,8.

Другие электродвигатели будут устойчиво работать, при снижении напряжения от пуска другого электродвигателя, если максимальные моменты  останутся больше моментов приводимых механизмов.

Работа другого двигателя

mmax=Мmax/Мном – кратность максимального момента электродвигателя (по каталогу).

Подставляя значения в эти формулы, мы узнаем, выдержит ли питающая сеть с трансформатором пуск двигателя, а также можно проверить, не отключится ли в этот момент другой работающий двигатель.

На форуме я выкладывал программу по проверке возможности пуска двигателя, но там какие-то проблемы со шрифтами. Возможно у вас получится ее запустить, поскольку она сделана под DOS.

Типы двигателей

Электродвигатели постоянного и переменного тока

В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:

• приводы постоянного тока;
• приводы переменного тока.

Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Главный недостаток электродвигателей постоянного тока — возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.

Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.

Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.

Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели — оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок — до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска.

Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

• Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
• При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
• В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

Вентильные электродвигатели

Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.

К преимуществам данного оборудования относятся:

• Высокий эксплуатационный ресурс.
• Простота обслуживания за счет бесконтактного управления.
• Высокая перегрузочная способность, которая в пять раз превышает пусковой момент.
• Широкий диапазон регулирования частоты вращения, который почти вдвое выше диапазона асинхронных электродвигателей.
• Высокий КПД при любой нагрузке – более 90 процентов.
• Небольшие габариты.
• Быстрая окупаемость.

Как уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя

Решить проблему большого пускового тока электрически можно двумя путями:

1. Вначале подавать на двигатель пониженное напряжение, а затем, по мере разгона, напряжение и скорость вращения поднять до номинального значения. Такой способ применяется в электронных устройствах запуска двигателей – софтстартерах (УПП) и преобразователях частоты (частотниках).
2. Использовать ограничители пускового тока, когда при пуске двигатель питается через мощные резисторы, а потом по таймеру переключается на номинал. Сопротивление резисторов соизмеримо с сопротивлением обмотки стартера (единицы Ом, в зависимости от мощности). Это устройство легко сделать самому (контактор + реле времени).
3. Сразу подавать полное напряжение, но сначала подключать обмотки так хитро, чтобы двигатель не раскручивался на полную мощность. И только когда в этом режиме двигатель раскрутится насколько это возможно, включать его на полную. Эта схема называется “Звезда – Треугольник”, читайте в следующей статье.

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.

Категории контакторов

В первую очередь обратите внимание на категорию применения и цикл активации расцепителя. Стоит отметить, что любой электродвигатель представляет собой достаточно сложный агрегат, который функционирует при поступлении пусковых токов и повторно-кратковременных включений

В такой электрической цепи, работающей нестандартно, механизм расцепления должен отвечать за четкое и своевременное срабатывание. Обращайте внимание на маркировку, нанесенную на корпус устройства. Для сетей с переменным током подходят контакторы с маркировкой от АС1 до АС4, а для постоянного – от DC1 до DC5. Для промышленных пусковых электромоторов оптимальными считаются модели категории АС3, АС4, DC3, DC4 и DC5.

Значение номинального тока и напряжения

Значение номинального тока является значимым параметром, на который следует обращать внимание. При этом потребитель должен учитывать исключительно номинальную мощность, которую можно рассчитать по простой формуле:. In = P/(U√3xcosφ),

In = P/(U√3xcosφ),

где Р – это мощность, измеряемая в Ваттах;

U – напряжение, измеряемое в Вольтах;

сosφ – коэффициент мощности электродвигателя.

Коэффициент мощности двигателя заноситься в паспорт, который идет вместе с электрооборудованием.

Что касается подбора электропитания катушки управления, то в данном случае внимание следует обратить на два критерия: тип электрического тока и напряжение. Прибор может функционировать в сети с постоянным либо переменным током

При этом значение напряжения может быть следующим:

• при постоянном токе – 12В–440В;
• при переменном токе: 12В–660В частота 50Гц, 24В – 660В частота 60Гц.

Также на рынке в широком ассортименте представлены универсальные контакторы, управляющая катушка которых способна работать и при постоянном, и при переменном токе.

Степень износостойкости устройства

Коммутационная износостойкость указывает на количество циклов включения и выключения, на которые рассчитан расцепитель. Выбирайте устройство, у которого цикл срабатываний самый большой. К примеру, контакторы категории АС3 рассчитаны на 1,7 миллиона цикла, а АС4 на 200 миллионов циклов. От данного показателя напрямую зависит срок эксплуатации устройства. Устройства, в зависимости от коммутационной износостойкости, подразделяются на следующие классы:

• А – рассчитан на 1,5–4 миллиона циклов в режиме работы;
• Б – способен выдержать от 630 тысяч до 1,5 миллиона циклов;
• В – рассчитан на 100–500 тысяч циклов.

Механическая износостойкость указывает на количество запусков и отключений при отсутствующем напряжении. Стандартные механизмы способны выдержать примерно 10 – 20 миллионов операций. Информация о количестве допустимых циклов указывается в техническом паспорте устройства.

Частота включений

Подобная характеристика является очень важной для электрического двигателя с частым запуском. По частоте включения устройства подразделяют на разные классы

Время сработки

На скорость сработки контактора влияет:

• момент запуска устройства – промежуток времени от начала сигнала до замыкания основных контактов;
• момент выключения устройства – период с момента обесточивания электрического магнита до полного отсоединения от линии.

В сети с постоянным током время сработки контактора длиться несколько сотен миллисекунд, а в сети с переменным – десятки миллисекунд.

Вышеперечисленные характеристики являются важными при подборе контактора по мощности. Однако существуют и другие параметры, которые способны повысить эффективность работы устройства

Поэтому подбирая оптимальную модель прибора обращайте внимание на следующие моменты:

Коэффициент возврата.

Данная характеристика рассчитывается по простой формуле

У электромагнитных катушек, запитанных от постоянного тока, коэффициент возврата составляет 0,2–0,3. У приборов, катушка которых запитана от переменного тока, коэффициент возврата равен 0,6–0,7.

Наличие реверса.

Реверсивные контакторы необходимо выбирать для управления реверсивным электродвигателем. При этом у устройства должно присутствовать в корпусе два пускателя, которые вместе соединены.

Степень защиты от пыли и влаги.

В данном случае следует учитывать параметры помещения, в котором будет размещаться контактор. Если монтаж планируется проводить в защищенном шкафу, тогда подойдет модель со степенью защиты IP20. Если прибор будет установлен в запыленном помещении либо в условиях повышенной влажности, тогда выбирайте модель со степенью защиты IP54 либо IP65.

Климатические исполнения электродвигателей

При выборе электродвигателя учитываются не только его технические характеристики, но и условия окружающей среды, в которых он будет эксплуатироваться.

Современные электроприводы выпускаются в разных климатических исполнениях. Категории маркируются соответствующими буквами и цифрами:

• У — модели для эксплуатации в умеренном климате;
• ХЛ — электродвигатели, адаптированные к холодному климату;
• ТС — исполнения для сухого тропического климата;
• ТВ — исполнения для влажного тропического климата;
• Т — универсальные исполнения для тропического климата;
• О — электродвигатели для эксплуатации на суше;
• М — двигатели для работы в морском климате (холодном и умеренном);
• В — модели, которые могут использоваться в любых зонах на суше и на море.

Цифры в номенклатуре модели указывают на тип ее размещения:

• 1 — возможность эксплуатации на открытых площадках;
• 2 — установка в помещениях со свободным доступом воздуха;
• 3 — эксплуатация в закрытых цехах и помещениях;
• 4 — использование в производственных и других помещениях с возможностью регулирования климатических условий (наличие вентиляции, отопления);
• 5 — исполнения, разработанные для эксплуатации в зонах повышенной влажности, с высоким образованием конденсата.

Похожие записи:

Степень черноты Электросчетчик са4у-510 Iar embedded workbench for 8051 v8 10 3 full Spi (перевод из книги mastering stm32) Представлен первый в мире монитор с 25-дюймовым экраном e ink [видео] Proteus 8.7 торрент русская версия