Восстановление аккумулятора с увеличением пускового тока
Известно много способов восстановления автомобильных аккумуляторов. Но большинство из них дают кратковременный эффект и приходится покупать новую батарею. На канале «Denis Механик» автор ролика рассказывает о том, как можно не только восстановить емкость АКБ, но и увеличить ее, а также добиться большего пускового тока.
На первоначальном этапе нужно убедиться, что батарея подлежит восстановлению. Не стоит думать, что аккумулятор, провалявшийся годами в «запасниках» гаража, после неких процедур «оживет». Денис показывает, как тестируется аккумулятор: все происходит очень просто и никаких суперинструментов, «препаратов» не потребуется.
Дальнейшие процедуры осуществляются с помощью пищевой соды. Процесс восстановления показан наглядно и повторить его совсем несложно. Здесь главное – соблюдать очередность процедур, использовать только дистиллированную воду (купить ее можно и в аптеке). На конечном этапе проверяется плотность и при необходимости корректируется посредством готового электролита, который можно приобрести в любом автомагазине. Весь алгоритм действий по восстановлению аккумулятора показа в ролике: остается только посмотреть его и в точности повторить процедуры. Удачи!
Причины и решение проблемы пускового тока: краткое руководство
Длительность начального, или пускового тока в DC/DC-преобразователе, выполняющем роль источника питания, обычно очень коротка (десятки микросекунд), но при этом он значительно превышает его рабочий ток в стационарном режиме. На рис. 1 показана осциллограмма пускового тока типичного DC/DC-преобразователя мощностью 5 Вт, который в стационарном режиме с полной нагрузкой потребляет от источника питания 48 В, 120 мА. Но, как мы видим, при включении пусковой ток составляет 1,34 А. Этот ток в семь раз больше, чем потребление при нормальной работе! Если источник питания имеет быстродействующую защиту по перегрузке по току, то настолько высокий пиковый пусковой ток может привести к его отключению. Причем возможны две ситуации: полное выключение или многократное включение/выключение с воздействием на нагрузку. И неизвестно, что лучше, а что хуже.
Большая часть пускового тока обусловлена зарядом входных конденсаторов, подключенных непосредственно на вход шины питания. При включении конденсатор ведет себя как короткозамкнутый элемент, а ток определяется выражением:
где Iin(t) — ток через конденсатор; Vin — входное напряжение; R — сумма выходного сопротивления источника и ESR конденсатора; C — значение емкости. В нулевой момент времени (включение) t = 0, соответственно, значение e –t/RC равно 1. При этом ограничивающим ток элементом является выходное сопротивление первичного источника и его возможность поддерживать выходной ток. При t >> 1 значение e –t/RC близко к нулю и входной ток преобразователя становится равен номинальному в рабочем режиме.
Дополнительным артефактом, наблюдаемым на рис. 1, становится появление колебательного затухающего процесса с отрицательными значениями тока в течение короткого периода. Эти колебания означают, что ток периодически протекает обратно от преобразователя к первичному источнику питания. Побочным эффектом «отрицательного» тока может быть значительное повышение входного напряжения. На рис. 2 показана временная диаграмма переходного процесса для входного напряжения. После нескольких циклов входное напряжение устанавливается на номинальном уровне. Аналогичный переходный процесс, если не приняты меры, также наблюдается и при резком выключении DC/DC-преобразователя, причем на его входе появляются импульсы отрицательного напряжения, которые могут привести к его отказу.
Читайте также:
Рис. 1. Типичная картина пускового тока DC/DC-преобразователя
Рис. 2. Пример перенапряжения, вызванного переходным процессом при включении DC/DC-преобразователя
Причиной повышения входного напряжения выше номинального и отрицательного входного тока становится динамическое состояние системы во время переходного процесса включения. Полное сопротивление (импеданс) подводящих проводов, дорожек печатной платы и разъемов является сложным и распределенным по всей линии, взаимодействуя с собственным импедансом преобразователя и нагрузки, создавая цепь, в которой возможно появление гармонических колебаний.
Как правило, именно пиковый пусковой ток становится большей проблемой, чем повышение входного напряжения, за исключением случаев с длинными кабельными подключениями или использованием источника со сравнительно высоким выходным сопротивлением. Такое сопротивление не обеспечит должного демпфирования. В этом случае пиковое напряжение может превышать допустимое и вывести конвертер из строя.
Уменьшение входного перенапряжения
Простейшим методом уменьшения перенапряжений на конце длинной линии подключения комплексной нагрузки, в нашем случае это DC/DC-преобразователь, является подключение по его входу электролитического конденсатора. Этот конденсатор должен отличаться не только достаточно высокой емкостью, но и относительно высоким эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR). Емкость сглаживает импульсы перенапряжения, а ESR, работая как демпфирующий резистор, помогает ослабить колебательный процесс, понижая добротность паразитного колебательного контура во входной цепи.
Рис. 3. Сравнение упрощенной и эквивалентной схем подключения DC/DC-преобразователя
-
Читайте также:
Рис. 4. Эффект от использования различных конденсаторов на входе DC/DC-преобразователя при его подключении длинным кабелем: а) эпюра напряжения на входе преобразователя без конденсатора (пиковое значение напряжения 71 В); б) переходный процесс с конденсатором 100 мкФ (напряжение 55 В); в) эпюра напряжения с входным конденсатором емкостью 220 мкФ (напряжение на шине 48 В)
В следующем примере светодиодный драйвер на основе DC/DC-преобразователя подключен к источнику питания напряжением 48 В кабелем длиной 15 м. На первом изображении, представленном на рис. 4а, можно наблюдать эпюру напряжения на входе преобразователя без конденсатора (заметьте, что пиковое значение напряжения равно 71 В), на втором (рис. 4б) переходный процесс при равных условиях, но с конденсатором 100 мкФ (здесь напряжение достигает 55 В) и на последнем (рис. 4в) представлена эпюра напряжения с входным конденсатором емкостью 220 мкФ. В последнем случае мы имеем полное подавление переходного процесса, без превышения напряжения на шине 48 В.
Уменьшение пускового тока AC/DC-преобразователей
Во многих источниках питания AC/DC высокий пусковой ток может вызывать срабатывание предохранителя или схемы защиты от перегрузок. Решением, способным предотвратить эту нежелательную реакцию, становится использование последовательного резистора для ограничения пускового тока на время переходных процессов включения.
Для этой цели подойдет термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). В холодном состоянии такой элемент обладает большим сопротивлением и малым — в разогретом. При включении сопротивление будет большим и ограничит пусковой ток. Затем термистор, под действием протекающего через него тока, достаточно быстро разогревается и его сопротивление падает, позволяя преобразователю выдавать свою полную мощность. Несмотря на дешевизну и компактность данного решения, термистор значительно разогревается во время работы, что снижает общий КПД блока питания. Кроме того, он довольно-таки инерционный и, соответственно, неэффективен при кратковременном выключении питания, недостаточном для его охлаждения и восстановления начального сопротивления.
Более эффективным решением является использование реле или полупроводникового ключа для замыкания NTC-термистора во время нормальной работы. Это достаточно громоздкое и дорогое решение, однако гораздо более эффективное и позволяющее ограничивать пусковые токи при краткосрочном выключении входного напряжения. Термистору уже не понадобится остывать, так как во время стационарного режима работы преобразователя он будет исключен из входной цепи.
На рис. 5 показано два модуля RECOM (RACM60 и RACM550), использующие разные методы — только термистор и термистор плюс реле.
Рис. 5. Ограничение пускового тока: слева — с помощью NTC-термистора; справа — с помощью пары «термистор + реле»
Снижение пускового тока в DC/DC-преобразователях
Термистор может использоваться и при необходимости устранить недопустимые пусковые токи и для DC/DC-преобразователей, но в этом случае могут возникнуть проблемы при их запуске именно из-за слишком высокого сопротивления термистора в холодном состоянии. При чрезмерном ограничении входной ток может быть слишком мал для нормального запуска. Для DC/DC-преобразователей более распространенным решением для снижения пускового тока является добавка индуктивности. Дополнительно данное решение может служить частью входного p-фильтра, используемого для снижения уровня кондуктивных электромагнитных помех и выполнения требований по электромагнитной совместимости. Тогда пусковой ток распределяется между конденсатором C1 и будет ограничен индуктивностью (как известно, ток через индуктивность не увеличивается скачком), а кроме того, часть его уйдет на заряд конденсатора фильтра C2 и собственной входной емкости преобразователя (на рис. 6 показано пунктиром). Со стороны внешнего источника питания пусковой ток будет в основном определяться током заряда емкости С1.
-
Читайте также:
Рис. 6. Использование входного p-фильтра для уменьшения пускового тока
Для достижения необходимого пускового тока в мощных DC/DC-преобразователях размер входной катушки индуктивности и ее стоимость могут стать неприемлемыми. Также у системы может проявляться ее собственный резонанс, и соответственно, наблюдаться перенапряжение и нестабильная работа. Альтернативой является использование активной схемы ограничения пускового тока (схема плавного пуска), описанной в [2, глава 4.7].
При включении питания транзистор Q1 выключен, входной ток преобразователя ограничен резистором Rlimit, а конденсатор C1 достаточно медленно заряжается через резистор R1. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на затворе превышает пороговое значение для данного типа МОП-транзистора, затем входной ток потечет через открытый транзистор в обход токоограничивающего резистора. Резистор R2 ограничивает напряжение на затворе транзистора на безопасном уровне, образуя резистивный делитель с R1, и разряжает конденсатор C1, что необходимо для обеспечения работы схемы ограничения пускового тока при повторном включении DC/DC-преобразователя.
Схема, изображенная на рис. 7, использует недорогой n-канальный МОП-транзистор, но ее недостатком является необходимость наличия довольно мощного токоограничивающего резистора Rlimit. При ограничении места резистор Rlimit можно не устанавливать, для этого изменяют сопротивление канала транзистора, но в таком случае процесс контролируется значительно хуже. Схему можно инвертировать и использовать на положительной шине питания с p-канальным транзистором, работающим совместно с резистором или в своей омической области. В последнем случае, при работе без дополнительного резистора, как бонус имеет место защита от переполюсовки, то есть от включения в обратной полярности. Это весьма полезно при работе от аккумуляторных батарей и при подключении длинными линиями через клеммы. Для увеличения максимального тока можно прибегнуть к параллельному включению двух или более транзисторов, как это показано на рис. 8 и используется в серии преобразователей RPMD компании RECOM (рис. 9).
Рис. 7. Схема плавного пуска с n-канальным КМОП-ключом для обхода токоограничивающего резистора
Рис. 8. Схема ограничения пускового тока с p-канальным транзистором
Рис. 9. Входной фильтр с активной схемой ограничения пускового тока с двумя параллельно соединенными транзисторами
Заключение
Пусковой ток может создавать проблемы для некоторых AC/DC- и DC/DC-преобразователей, вызывая срабатывание своего входного предохранителя или схемы защиты от перегрузки в первичном источнике питания, а также при неблагоприятном раскладе, приводить к выходу преобразователя из строя. Тем не менее есть несколько способов решения данной задачи, которые мы рассмотрели в рамках статьи.
Для всех мощных AC/DC-преобразователей компания RECOM встраивает схему плавного пуска вне зависимости от типа конструктивного исполнения преобразователя — будь он для установки на плату или это отдельный внешний блок. Однако при подключении множества источников питания на одну общую шину, например, это часто имеет место в светодиодном освещении, при ограничении пускового тока для каждого из драйверов суммарный пусковой ток все еще может быть достаточно большим. Поэтому RECOM в спецификации драйверов светодиодов на основе AC/DC-преобразователей включает максимальную нагрузку автоматических выключателей в зависимости от типа (B, C или D) и номинального тока.
Можно ли поставить пусковой ток в аккумуляторе больше?
Многие автолюбители сталкивались с проблемой сильной разрядки аккумулятора на своем автомобиле. Некоторых эта неприятность настигает в дальней поездке, где не очень-то много мест и возможностей для зарядки. Поэтому водителям будет полезна информация из этой статьи — о способах пуска ДВС при малом остатке заряда аккумуляторной батареи.
Что такое пусковой ток?
Для возможности увеличения энергии автомобильного АКБ для пуска двигателя сначала нужно разобраться, что такое пусковой ток и от каких показателей зависит его значение. Аккумулятор представляет собой химический элемент питания, в котором энергия хранится в виде заряженных ионов в специальной субстанции электродных решеток. Ее величина ограничена плотностью заряда и геометрическими размерами батареи. Но также она зависит от ряда внешних факторов — в частности, от температуры. При ее снижении отмечается падение и силы пускового тока в амперах.
Пусковым током называется поток заряженных частиц, который проходит по замкнутой цепи. Именно по замкнутой, его величина зависит от нагрузки и параметров источника. Если батарея разрядилась, то она уже не будет достаточной для нормального пуска двигателя. Обычно аккумулятор не разряжается мгновенно, поэтому при попытках покрутить стартер вы услышите щелчки реле и втягивающего устройства, а потом пропадают и они.
Все производители указывают пусковой ток на АКБ, при котором должен осуществляться запуск ДВС при минусовой температуре. Для всех брендов применяется единый эталон — 18 градусов, и ему даже соответствуют новые батареи, но только в первый год жизни. После двух и последующих пусков сила тока снижается из-за уменьшения плотности заряда источника, и в один прекрасный момент, когда слегка подморозит, его окажется недостаточно для уверенного старта. Температура сильно влияет на рабочие характеристики АКБ. Хорошо, если он еще хоть как-то крутит стартер. В таком случае есть вероятность запуска. Но когда источник уже не способен создавать нужный показатель тока, возникает вопрос: как же запустить холодный мотор на авто с севшим аккумуляторным элементом питания?
Численное значение пускового момента
Пусковой момент вычисляется по приведенной формуле. В паспорте электродвигателя (паспорт предоставляется производителем) указана кратность пускового момента.
Обычно значение величины кратности лежит в пределах от 1,5 до 6, в зависимости от типа двигателя. И при выборе электродвигателя для своих нужд, важно убедиться, что пусковой момент окажется больше статического момента планируемой проектной нагрузки на валу. Если это условие не соблюсти, то двигатель попросту не сможет развить рабочий момент при вашей нагрузке, то есть не сможет нормально стартонуть и разогнаться до номинальных оборотов.
Для нахождения P2 применяют следующую формулу. Здесь необходимо учесть скольжение, пусковой ток и напряжение питания, все эти данные указаны на шильдике. Как видите, все довольно просто. Из формулы очевидно, что пусковой момент в принципе можно повысить двумя путями: увеличением стартового тока или повышением питающего напряжения.
Попробуем, однако, пойти наиболее простым путем, и рассчитаем значения пусковых моментов для трех двигателей серии АИР. Воспользуемся параметрами кратности пускового момента и величинами номинального момента, то есть пользоваться будем самой первой формулой. Результаты расчетов приведены в таблице:
| Тип двигателя | Номинальный момент, Нм | Отношение пускового момента к номинальному моменту | Пусковой момент, Нм |
| АИРМ132М2 | 36 | 2,5 | 90 |
| АИР180 S2 | 72 | 2 | 144 |
| АИР180М2 | 97 | 2,4 | 232,8 |
Роль пускового момента асинхронного электродвигателя (пусковой ток)
Часто двигатели включают напрямую в сеть, осуществляя коммутацию магнитным пускателем: на обмотки подается линейное напряжение, создается вращающееся магнитное поле статора, оборудование начинает работать.
Бросок тока в момент старта в данном случае неизбежен, и он превышает номинальный ток в 5-7 раз, причем длительность превышения зависит от мощности двигателя и от мощности нагрузки: более мощные двигатели стартуют дольше, их обмотки статора дольше принимают токовую перегрузку.
Если же вы имеете дело с мощным двигателем на 10 и более кВт, то включать напрямую такой двигатель в сеть нельзя. Бросок тока в момент пуска необходимо ограничить, иначе сеть испытает значительную перегрузку, что может привести к опасной «нештатной просадке напряжения».
Пути ограничения пускового тока
Наиболее простой способ ограничения пускового тока — пуск при пониженном напряжении. Обмотки просто переключаются с треугольника на звезду в момент пуска, а затем, когда двигатель набрал какие-то обороты — обратно на треугольник. Переключение осуществляется через несколько секунд после старта с помощью реле времени, например.
В таком решении пусковой момент также понижается, причем зависимость квадратичная: при снижении напряжения в будет в 1,72 раза, момент снизится в 3 раза. По этой причине пуск при пониженном напряжении подходит для такого оборудования, где пуск возможен с минимальной нагрузкой на валу асинхронного двигателя (например пуск многопильного станка).
Мощным нагрузкам, например ленточному конвейеру, необходим другой способ ограничения пускового тока. Здесь лучше подойдет реостатный метод, позволяющий снизить пусковой ток без уменьшения крутящего момента.
Такой способ очень подходит асинхронным двигателям с фазным ротором, где реостат удобно включается в цепь обмотки ротора, и регулировка рабочего тока осуществляется ступенчато, получается очень плавный пуск. С помощью реостата тут же можно регулировать и рабочую скорость двигателя (не только в момент запуска).
Но наиболее эффективным способом безопасного пуска асинхронных двигателей является все же пуск посредством частотного преобразователя. Величину напряжения и частоту регулирует сам преобразователь автоматически, создавая оптимальные условия двигателю. Обороты получаются стабильными, при этом броски тока принципиально исключены.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Пусковой момент асинхронного двигателя
Пусковым моментом асинхронного двигателя называют вращающий момент, который развивается на валу асинхронного электрического двигателя, когда ротор остается неподвижным, а статор тока установлен в обмотках. Если в специализированной литературе встречаются термины «начальный момент», «начальный пусковой момент асинхронного двигателя» или «момент трогания», то речь тоже идет о пусковом моменте. Обязательно нужно следить за правильностью выполнения обмоток, причем подразумевается, что частота питающего напряжения, как и само напряжение, будут приближены к номинальному значению. Только в номинальном режиме асинхронный двигатель сможет работать непосредственно так, как задумано инженерами.
Как прозвонить электродвигатель и определить его сопротивление?
Асинхронный электродвигатель, как правило, имеет три обмотки. У каждой обмотки есть по два вывода, которые должны быть обозначены в клеммной коробке двигателя. Если выводы обмоток известны, то можно легко прозвонить каждую из них и сравнить величину сопротивления с остальными обмотками. Если величины сопротивлений отличаются не более, чем на 1%, то скорее всего, обмотки исправны.
Сопротивление обмоток электродвигателя измеряется с помощью омметра, как и сопротивление обмоток трансформатора. Чем больше мощность двигателя, тем меньше сопротивление его обмоток, и наоборот.
Пусковой момент и его численное значение
Определить пусковой момент асинхронного двигателя можно, используя специальную формулу. Кратность же пускового момента асинхронного двигателя можно найти в паспорте устройства, такой документ обязательно должен предоставляться производителем. С этими данными формулу пускового момента асинхронного двигателя очень просто рассчитать.
В зависимости от модели двигателя меняется величина кратности. Встречаются изделия, в которых этот показатель составляет от 1,5 до 6. При покупке необходимо убедиться, что значение пускового момента больше, чем статический момент планируемой проектной нагрузки на валу. Если, выбирая двигатель, вы обнаружили несоответствие, то такой аппарат не сможет развивать необходимый рабочий момент и выполнять нужную нагрузку. Он просто будет не в состоянии должным образом запуститься, а после и разогнаться до номинальных оборотов. Максимальный пусковой момент асинхронного двигателя должен соответствовать потребностям пользователя.
Для нахождения пускового момента существует и еще одна формула. Ее следует использовать при выполнении теоретических расчетов. Чтобы воспользоваться формулой, необходимо знать показатели номинального оборота и мощности на валу. На шильдике (табличка с данными) устройства указываются все эти параметры. В формуле P2 –номинальная мощность, а F1 – номинальные обороты. Формула выглядит следующим образом:
Чтобы найти P2, необходимо применить уже отдельную формулу. Здесь пусковой момент асинхронного двигателя зависит от напряжения. Важно учитывать параметры скольжения, пускового тока и напряжения питания. Все эти величины тоже обнаруживаются на шильдике. Расчеты не представляют особой сложности. И формула наглядно показывает, что для увеличения пускового момента асинхронного двигателя можно воспользоваться двумя методиками: повысить питающее напряжение или увеличить стартовый ток.
Для наглядности предлагаем произвести расчет значений пусковых моментов для трех аппаратов из серии АИР. Воспользоваться нужно самой первой формулой, для которой необходимы величины номинального момента и параметры кратности пускового момента. Результаты вычислений представлены в табличке:
Какую роль играет пусковой момент
Встречаются ситуации, когда двигатели подключают непосредственно к сети, а коммутацию производят за счет обычного магнитного пускателя. Для этого линейное напряжение подается на обмотки, образуется вращающееся магнитное поле статора, за счет чего оборудование начинает работать.
В этом случае не избежать броска тока, который по своей величине превысит номинальный ток в 5-7 раз. И чем мощнее двигатель и выше нагрузка, тем большей будет и длительность такого превышения. Более мощные моторы демонстрируют продолжительный старт, а обмотки статора в них принимают токовую перегрузку дольше.
Двигатели малой мощности, не превышающей 3 кВт, могут с легкостью перенести такие перепады. Сеть тоже вполне достойно справляется с кратковременными бросками мощности, поскольку у сети в любом случае присутствует некий мощностной резерв. Это объясняет, почему мелкие бытовые электроприборы, а также небольшие станки, вентиляторы и насосы подсоединяют напрямую, не беспокоясь о том, что они подвергаются перегрузкам. Обмотки статоров в двигателях маломощного оборудования соединяются «звездой», если расчет идет на 3-фазное напряжение в 380 вольт или «треугольником», когда речь идет о 220 вольтах.
Но если двигатель более мощный, с показателем в 10 и больше кВт, то его недопустимо включать в сеть напрямую. Нужно ограничить бросок тока, иначе можно спровоцировать существенную перегрузку, которая приведет к опасным последствиям.
Где лучше выполнять переоборудование
Объявления об увеличении мощности машины часто можно встретить на билбордах, в газетах, на сайтах автосервисов. Многие небольшие мастерские предлагают изменить двигатель, но достаточно часто встречается ситуация, когда они не располагают нужным инструментом либо квалификацией. Опытные мастера редко будут работать в маленьких мастерских, которые имеют минимум оборудования.
Бывает, что мощности электродвигателя недостаточно для обеспечения запуска и работы какого-либо устройства. Как увеличить мощность электродвигателя? Прежде всего, следует знать причину: почему не хватает мощности — а она кроется в параметрах тока, протекающего по обмоткам агрегата. Следовательно, нужно увеличить его значение, либо включив двигатель в сеть большей частоты (если это устройство переменного тока), либо внеся некоторые конструктивные изменения (при включении в бытовую сеть). Ниже мы рассмотрим последний случай.
Пути ограничения пускового тока
Самый простой способ убрать лишний пусковой ток заключается в запуске оборудования на пониженном напряжении электродвигателя. Для этого конструкция предусматривает переключение обмотки с «треугольника» на «звезду» непосредственно в момент запуска. Когда же двигатель наберет некоторые обороты, обмотка переключается обратно на «треугольник». Всего несколько секунд требуется для погашения ненужного всплеска и переключения. В устройствах это реализуется за счет реле времени или иных приспособлений.
Если используется это решение, то пусковой момент также понижается. И здесь можно наблюдать квадратичную зависимость: когда напряжение уменьшится в 1,7 раза, то и момент снизится в 3 раза. Именно поэтому пуск на пониженном напряжении можно использовать лишь оборудования, в котором пуск возможен только с минимальной нагрузкой на валу двигателя асинхронного типа. Ярким примером может служить пуск многопильного станка.
Если же речь идет о мощных нагрузках, к примеру, присущих ленточному конвейеру, то указанный выше способ ограничения пускового тока не подходит. Лучше применять реостатный метод. Он дает возможность уменьшить пусковой ток без ущерба для крутящего момента. Именно этот способ можно назвать наиболее подходящим для асинхронных электродвигателей, снабженных фазным ротором. Тут удобно включается реостат в цепь обмотки ротора, а регулировка рабочего тока производится ступенчато, обеспечивая плавный пуск. А за счет реостата можно отрегулировать и рабочую скорость в двигателе, причем это характерно не только для момента запуска.
Самым же эффективным методом для безопасного запуска электродвигателей асинхронного типа можно смело назвать пуск через частотный преобразователь. Показатели напряжения и частоты здесь регулируются самим преобразователем в автоматическом режиме, за счет чего двигатель работает в оптимальных для себя условиях. Так удается достичь стабильности в оборотах, но полностью исключить броски тока.
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:
- На важные потребители или на весь дом установить инверторный ИБП (UPS), который будет держать напряжение в норме при любом раскладе. Самый дорогой, но действенный способ.
- Поставить стабилизатор напряжения. Но учтите, что не все стабилизаторы одинаково полезны. Иногда они могут не справляться, а иногда – даже усугублять ситуацию. Подробнее – по приведенной ссылке.
- Если питание – однофазное, то можно попробовать переключиться с “плохой” фазы на “хорошую”. Иногда этот способ так же эффективен, как использование телепорта вместо автобуса “Таганрог-Москва”.
Но напоминаю, что мы тут занимаемся не устранением последствий, а предотвращением проблем, поэтому погнали дальше.
Что такое пусковой момент асинхронного двигателя, как его рассчитать и увеличить
Переход двигателя из покоя в рабочее состояние называют пусковым моментом асинхронного электродвигателя. При этом подразумевается, что на обмотки двигателя подано номинальное напряжение стандартной частоты. Этот временной промежуток называют «моментом трогания», «начальным моментом» или «начальный пусковой момент асинхронного двигателя». При этом электродвигатель потребляет максимальное количество электроэнергии. Она расходуется на преодоление тормозного момента вала, потерь в двигателе для придания вращательного момента механизмам. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как рассчитывается пусковой момент электродвигателя и как его можно увеличить.
Пуск однофазного электродвигателя: инструкция для применения на практике
Главная страница » Пуск однофазного электродвигателя: инструкция для применения на практике
Характерная черта однофазных электродвигателей – эти аппараты не способны запускаться без сторонней поддержки (без наличия второстепенной обмотки). Как правило, однофазные моторы имеют только одну — основную обмотку статора. На практике используются разные способы, направленные на пуск однофазного электродвигателя и последующей работы.
Расчет пускового момента
Пусковой момент, который зависит от номинального усилия на валу и кратности пускового момента, можно вычислить по формуле:
На практике применяют другую формулу:
Необходимые данные указываются на шильдике двигателя или в паспорте, где F1 – номинальные обороты.
Р2 равна номинальной мощности в кВт, является расчетной величиной.
Для того, чтобы узнать значение Р2, следует воспользоваться формулой, в которой учитываются пусковой ток, напряжение сети, скольжение. Эти данные можно узнать в паспорте, справочнике или на сайте завода-изготовителя.
Методы увеличения Мпуск
Из формулы видно, от чего зависит пусковой момент асинхронного двигателя и как увеличить его, изменяя параметры. Он зависит от мощности трехфазного двигателя и величины скольжения.
Мощность определяется по формуле, корень из 3 умноженный на напряжение и ток. Скольжение изменяет свое значение в зависимости от оборотов вала механизма. При оборотах двигателя равных нулю, скольжение принимает значение равное 1.
При разгоне электродвигателя оно уменьшается и стремится к нулю при достижении номинальных оборотов ротора. Для того чтобы увеличить пусковой момент, достаточно увеличить пусковой ток или питающее напряжение. Величину скольжения изменить нельзя.
Для примера приведем расчет пускового момента, используя паспортные данные некоторых двигателей. Результат сведен в нижеприведенную таблицу:
При этом следует помнить, что использование электродвигателя в механизмах с пусковым моментом, превышающим усилие двигателя на валу – недопустимо. В этом случае электродвигатель не сможет преодолеть потери в двигателе и тормозной момент механизма. Он просто выйдет из строя. Т.е. усилие электродвигателя недостаточно для нормальной работы устройства.
От сети
Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.
Коллекторные машины
Такие моторы стоят на электродрелях, электролобзиках и другом инструменте. Чтобы уменьшить или увеличить обороты, достаточно, как и в предыдущих случаях, изменять напряжение питания. Для этой цели также есть свои решения.
Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.
Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.
Двухфазный двигатель
Аппарат, имеющий две обмотки – пусковую и рабочую, по своему принципу является двухфазным. В отличие от трехфазного имеет возможность менять скорость ротора. Характеристика крутящегося магнитного поля у него не круговая, а эллиптическая, что обусловлено его устройством.
Читать также: Размеры самодельного плуга для мотоблока
Есть две возможности контролирования числа оборотов:
Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.
Обычные асинхронники
Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.
Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.
Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.
Схемы включения асинхронного двигателя
Для уменьшения воздействия пусковых токов применяются различные схемы включения. Это зависит от механизма и мощности электродвигателя.
Типовое включение двигателя осуществляется напрямую. Напряжение на обмотки подается через магнитный пускатель.
Во время пуска в сети возникает бросок тока, который превышает номинальный в 5-7 раз. Длительность зависит от мощности электродвигателя и нагрузки на валу. Чем мощнее устройство, тем длительнее период разгона.
В результате возникает понижение напряжения в сети, что отрицательно сказывается на аппаратуре, подключенной к этой цепи. Маломощные не оказывают существенного влияния на сети.
На графике снизу представлена зависимость тока от времени разгона электродвигателя:
При запуске мощного электропривода 10 и более кВт следует ограничивать пусковой ток. Это необходимо, чтобы сети не испытывали значительные перегрузки, в результате, которой происходит понижение напряжения сети, что приводит к нештатной ситуации.
Для этого применяются схемы переключения с треугольника на звезду, используются токоограничивающие устройства или частотные преобразователи.
Способы снижения пусковых токов АД
Уменьшить пусковые токи асинхронного двигателя можно несколькими способами. Перечислим их по порядку.
Наиболее распространенным методом, является запуск двигателя при пониженном напряжении. Для чего коммутируют обмотки асинхронного двигателя. В начальный момент пуска, обмотки переключают с треугольника на звезду. После набора оборотов коммутацию возвращают в первоначальное положение. При этом следует учитывать, что пусковой момент при таком запуске уменьшается. Например, при снижении напряжения в 1,72 (корень квадратный из 3) раза, момент уменьшится в три раза. Такой метод применяется при запуске механизмов с минимальной нагрузкой на валу, где установлены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.
РАЗДЕЛ 4. РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, номинальная мощность которого P2н
, включен в сеть на номинальное напряжение Uн частотой f =50 Гц. Определить номинальный Iн и пусковой Iп токи; номинальный Mн , пусковой Mп и максимальный Mкр моменты; полные потери мощности в двигателе при номинальной нагрузке ∆Pн . Как изменится пусковой момент двигателя при снижении напряжения на его зажимах на 15% и возможен ли пуск двигателя при этих условиях с номинальной нагрузкой? Построить механическую характеристику двигателя.
Расчет пускового момента
Пусковой момент, который зависит от номинального усилия на валу и кратности пускового момента, можно вычислить по формуле:
Мпуск=Мн*Кпуск.,
На практике применяют другую формулу:
Мпуск=9,55*Р2* 1000/F1,
Необходимые данные указываются на шильдике двигателя или в паспорте, где F1 – номинальные обороты.
Р2 равна номинальной мощности в кВт, является расчетной величиной.
Для того, чтобы узнать значение Р2, следует воспользоваться формулой, в которой учитываются пусковой ток, напряжение сети, скольжение. Эти данные можно узнать в паспорте, справочнике или на сайте завода-изготовителя.
Р2=(1,732*U*Iпуск)/S1*1000.
Как двигатель обозначается на электрических схемах?
Электродвигатель обозначается на схемах с помощью буквы «М», вписанной в круг. Также на схемах могут быть указаны порядковый номер двигателя, количество фаз (1 или 3), род тока (переменный или постоянный), способ включения обмоток ( «звезда» или «треугольник»), мощность. Примеры обозначений показаны ниже.
Таблица крутящих моментов электродвигателей
В данной таблице собраны крутящие моменты наиболее распространенных в Украине электродвигателей АИР, а также требуемый при пуске – пусковой, максимально допустимый для данного типа электродвигателя – максимальный крутящий момент и момент инерции двигателей АИР (усилие важное при подборе электромагнитного тормоза, например)
| Двигатель | кВт/об | Мном, Нм | Мпуск, Нм | Ммакс, Нм | Минн, Нм |
| АИР56А2 | 0,18/2730 | 0,630 | 1,385 | 1,385 | 1,133 |
| АИР56В2 | 0,25/2700 | 0,884 | 1,945 | 1,945 | 1,592 |
| АИР56А4 | 0,12/1350 | 0,849 | 1,868 | 1,868 | 1,528 |
| АИР56В4 | 0,18/1350 | 1,273 | 2,801 | 2,801 | 2,292 |
| АИР63А2 | 0,37/2730 | 1,294 | 2,848 | 2,848 | 2,330 |
| АИР63В2 | 0,55/2730 | 1,924 | 4,233 | 4,233 | 3,463 |
| АИР63А4 | 0,25/1320 | 1,809 | 3,979 | 3,979 | 3,256 |
| АИР63В4 | 0,37/1320 | 2,677 | 5,889 | 5,889 | 4,818 |
| АИР63А6 | 0,18/860 | 1,999 | 4,397 | 4,397 | 3,198 |
| АИР63В6 | 0,25/860 | 2,776 | 6,108 | 6,108 | 4,442 |
| АИР71А2 | 0,75/2820 | 2,540 | 6,604 | 6,858 | 4,064 |
| АИР71В2 | 1,1/2800 | 3,752 | 8,254 | 9,004 | 6,003 |
| АИР71А4 | 0,55/1360 | 3,862 | 8,883 | 9,269 | 6,952 |
| АИР71В4 | 0,75/1350 | 5,306 | 13,264 | 13,794 | 12,733 |
| АИР71А6 | 0,37/900 | 3,926 | 8,245 | 8,637 | 6,282 |
| АИР71В6 | 0,55/920 | 5,709 | 10,848 | 12,560 | 9,135 |
| АИР71В8 | 0,25/680 | 3,511 | 5,618 | 6,671 | 4,915 |
| АИР80А2 | 1,5/2880 | 4,974 | 10,943 | 12,932 | 8,953 |
| АИР80В2 | 2,2/2860 | 7,346 | 15,427 | 19,100 | 13,223 |
| АИР80А4 | 1,1/1420 | 7,398 | 16,275 | 17,755 | 12,576 |
| АИР80В4 | 1,5/1410 | 10,160 | 22,351 | 24,383 | 17,271 |
| АИР80А6 | 0,75/920 | 7,785 | 16,349 | 17,128 | 12,457 |
| АИР80В6 | 1,1/920 | 11,418 | 25,121 | 26,263 | 20,553 |
| АИР80А8 | 0,37/680 | 5,196 | 10,393 | 11,952 | 7,275 |
| АИР80В8 | 0,55/680 | 7,724 | 15,449 | 16,221 | 10,814 |
| АИР90L2 | 3/2860 | 10,017 | 23,040 | 26,045 | 17,030 |
| АИР90L4 | 2,2/1430 | 14,692 | 29,385 | 35,262 | 29,385 |
| АИР90L6 | 1,5/940 | 15,239 | 30,479 | 35,051 | 28,955 |
| АИР90LА8 | 0,75/700 | 10,232 | 15,348 | 20,464 | 15,348 |
| АИР90LВ8 | 1,1/710 | 14,796 | 22,194 | 32,551 | 22,194 |
| АИР100S2 | 4/2850 | 13,404 | 26,807 | 32,168 | 21,446 |
| АИР100L2 | 5,5/2850 | 18,430 | 38,703 | 44,232 | 29,488 |
| АИР100S4 | 3/1410 | 20,319 | 40,638 | 44,702 | 32,511 |
| АИР100L4 | 4/1410 | 27,092 | 56,894 | 65,021 | 43,348 |
| АИР100L6 | 2,2/940 | 22,351 | 42,467 | 49,172 | 35,762 |
| АИР100L8 | 1,5/710 | 20,176 | 32,282 | 40,352 | 30,264 |
| АИР112М2 | 7,5/2900 | 24,698 | 49,397 | 54,336 | 39,517 |
| АИР112М4 | 5,5/1430 | 36,731 | 73,462 | 91,827 | 58,769 |
| АИР112МА6 | 3/950 | 30,158 | 60,316 | 66,347 | 48,253 |
| АИР112МВ6 | 4/950 | 40,211 | 80,421 | 88,463 | 64,337 |
| АИР112МА8 | 2,2/700 | 30,014 | 54,026 | 66,031 | 42,020 |
| АИР112МВ8 | 3/700 | 40,929 | 73,671 | 90,043 | 57,300 |
| АИР132М2 | 11/2910 | 36,100 | 57,759 | 79,419 | 43,320 |
| АИР132S4 | 7,5/1440 | 49,740 | 99,479 | 124,349 | 79,583 |
| АИР132М4 | 11/1450 | 72,448 | 173,876 | 210,100 | 159,386 |
| АИР132S6 | 5,5/960 | 54,714 | 109,427 | 120,370 | 87,542 |
| АИР132М6 | 7,5/950 | 75,395 | 150,789 | 165,868 | 120,632 |
| АИР132S8 | 4/700 | 54,571 | 98,229 | 120,057 | 76,400 |
| АИР132М8 | 5,5/700 | 75,036 | 135,064 | 165,079 | 105,050 |
| АИР160S2 | 15/2940 | 48,724 | 97,449 | 155,918 | 2,046 |
| АИР160М2 | 18,5/2940 | 60,094 | 120,187 | 192,299 | 2,884 |
| АИР180S2 | 22/2940 | 71,463 | 150,071 | 250,119 | 4,288 |
| АИР180М2 | 30/2940 | 97,449 | 214,388 | 341,071 | 6,821 |
| АИР200М2 | 37/2950 | 119,780 | 275,493 | 383,295 | 16,769 |
| АИР200L2 | 45/2940 | 146,173 | 380,051 | 584,694 | 19,003 |
| АИР225М2 | 55/2955 | 177,750 | 408,824 | 710,998 | 35,550 |
| АИР250S2 | 75/2965 | 241,568 | 628,078 | 966,273 | 84,549 |
| АИР250М2 | 90/2960 | 290,372 | 784,003 | 1161,486 | 116,149 |
| АИР280S2 | 110/2960 | 354,899 | 887,247 | 1171,166 | 212,939 |
| АИР280М2 | 132/2964 | 425,304 | 1233,381 | 1488,563 | 297,713 |
| АИР315S2 | 160/2977 | 513,268 | 1231,844 | 1693,786 | 590,259 |
| АИР315М2 | 200/2978 | 641,370 | 1603,425 | 2116,521 | 962,055 |
| АИР355SMA2 | 250/2980 | 801,174 | 1281,879 | 2403,523 | 2163,171 |
| АИР160S4 | 15/1460 | 98,116 | 186,421 | 284,538 | 7,457 |
| АИР160М4 | 18,5/1460 | 121,010 | 229,920 | 350,930 | 11,375 |
| АИР180S4 | 22/1460 | 143,904 | 302,199 | 402,932 | 15,110 |
| АИР180М2 | 30/1460 | 196,233 | 470,959 | 588,699 | 27,276 |
| АИР200М4 | 37/1460 | 242,021 | 532,445 | 847,072 | 46,952 |
| АИР200L4 | 45/1460 | 294,349 | 647,568 | 941,918 | 66,229 |
| АИР225М4 | 55/1475 | 356,102 | 997,085 | 1317,576 | 145,289 |
| АИР250S4 | 75/1470 | 487,245 | 1218,112 | 1559,184 | 301,605 |
| АИР250М4 | 90/1470 | 584,694 | 1461,735 | 1871,020 | 467,755 |
| АИР280S4 | 110/1470 | 714,626 | 2072,415 | 2429,728 | 578,847 |
| АИР280М4 | 132/1485 | 848,889 | 1697,778 | 2886,222 | 1612,889 |
| АИР315S4 | 160/1487 | 1027,572 | 2568,931 | 3802,017 | 2363,416 |
| АИР315М4 | 200/1484 | 1287,062 | 3217,655 | 4247,305 | 3603,774 |
| АИР355SMA4 | 250/1488 | 1604,503 | 3690,356 | 4492,608 | 8985,215 |
| АИР355SMВ4 | 315/1488 | 2021,673 | 5054,183 | 5862,853 | 12534,375 |
| АИР355SMС4 | 355/1488 | 2278,394 | 5012,466 | 6151,663 | 15493,078 |
| АИР160S6 | 11/970 | 108,299 | 205,768 | 314,067 | 12,021 |
| АИР160М6 | 15/970 | 147,680 | 339,665 | 443,041 | 20,675 |
| АИР180М6 | 18,5/970 | 182,139 | 400,706 | 546,418 | 29,324 |
| АИР200М6 | 22/975 | 215,487 | 517,169 | 711,108 | 50,209 |
| АИР200L6 | 30/975 | 293,846 | 617,077 | 881,538 | 102,846 |
| АИР225М6 | 37/980 | 360,561 | 721,122 | 1081,684 | 186,050 |
| АИР250S6 | 45/986 | 435,852 | 784,533 | 1307,556 | 440,210 |
| АИР250М6 | 55/986 | 532,708 | 1012,145 | 1811,207 | 633,922 |
| АИР280S6 | 75/985 | 727,157 | 1454,315 | 2326,904 | 1090,736 |
| АИР280М6 | 90/985 | 872,589 | 1745,178 | 2792,284 | 1657,919 |
| АИР315S6 | 110/987 | 1064,336 | 1809,372 | 2873,708 | 4044,478 |
| АИР315М6 | 132/989 | 1274,621 | 2166,855 | 3696,400 | 5735,794 |
| АИР355МА6 | 160/993 | 1538,771 | 2923,666 | 3539,174 | 11848,540 |
| АИР355МВ6 | 200/993 | 1923,464 | 3654,582 | 4423,968 | 17118,832 |
| АИР355MLA6 | 250/993 | 2404,330 | 4568,228 | 5529,960 | 25485,901 |
| AИР355MLB6 | 315/992 | 3032,510 | 6065,020 | 7278,024 | 40029,133 |
| АИР160S8 | 7,5/730 | 98,116 | 156,986 | 235,479 | 13,246 |
| АИР160М8 | 11/730 | 1007,329 | 1712,459 | 2417,589 | 181,319 |
| АИР180М8 | 15/730 | 196,233 | 333,596 | 529,829 | 41,994 |
| АИР200М8 | 18,5/728 | 242,685 | 509,639 | 606,714 | 67,952 |
| АИР200L8 | 22/725 | 289,793 | 579,586 | 724,483 | 88,966 |
| АИР225М8 | 30/735 | 389,796 | 701,633 | 1052,449 | 214,388 |
| АИР250S8 | 37/738 | 478,794 | 861,829 | 1196,985 | 481,188 |
| АИР250М8 | 45/735 | 584,694 | 1052,449 | 1520,204 | 695,786 |
| АИР280S8 | 55/735 | 714,626 | 1357,789 | 2143,878 | 1071,939 |
| АИР280М8 | 75/735 | 974,490 | 1754,082 | 2728,571 | 1851,531 |
| АИР315S8 | 90/740 | 1161,486 | 1509,932 | 2671,419 | 4413,649 |
| АИР315М8 | 110/742 | 1415,768 | 2265,229 | 3964,151 | 6370,957 |
| АИР355SMA8 | 132/743 | 1696,635 | 2714,616 | 3902,261 | 12215,774 |
| AИР355SMB8 | 160/743 | 2056,528 | 3496,097 | 4935,666 | 18097,443 |
| AИР355MLA8 | 200/743 | 2570,659 | 4627,187 | 6940,781 | 26991,925 |
| AИР355MLB8 | 250/743 | 4498,654 | 7647,712 | 10796,770 | 58032,638 |
Методы увеличения Мпуск
Из формулы видно, от чего зависит пусковой момент асинхронного двигателя и как увеличить его, изменяя параметры. Он зависит от мощности трехфазного двигателя и величины скольжения.
Мощность определяется по формуле, корень из 3 умноженный на напряжение и ток. Скольжение изменяет свое значение в зависимости от оборотов вала механизма. При оборотах двигателя равных нулю, скольжение принимает значение равное 1.
При разгоне электродвигателя оно уменьшается и стремится к нулю при достижении номинальных оборотов ротора. Для того чтобы увеличить пусковой момент, достаточно увеличить пусковой ток или питающее напряжение. Величину скольжения изменить нельзя.
Для примера приведем расчет пускового момента, используя паспортные данные некоторых двигателей. Результат сведен в нижеприведенную таблицу:
При этом следует помнить, что использование электродвигателя в механизмах с пусковым моментом, превышающим усилие двигателя на валу – недопустимо. В этом случае электродвигатель не сможет преодолеть потери в двигателе и тормозной момент механизма. Он просто выйдет из строя. Т.е. усилие электродвигателя недостаточно для нормальной работы устройства.
Как улучшить крутящий момент и обороты двигателя постоянного тока?
Я собираюсь предположить, что у этого 6-летнего есть хотя бы небольшой опыт в физике. Я собираюсь начать с ответа на вопрос, почему каждый результат будет происходить с большим количеством математики, чтобы описать физику, стоящую за всем этим. Тогда я отвечу на каждый случай индивидуально с математикой, обеспечивающей обоснование каждого результата. Я подведу итоги, ответив на ваш «общий» вопрос.
Крутящий момент двигателя определяется по уравнению:
τзнак равноKt⋅ я (N⋅ м ) τ = К T ⋅ я ( N ⋅ м )
K t = постоянная крутящего моментаτ= крутящий момент τ знак равно крутящий момент КT= постоянная крутящего момента К T знак равно постоянная крутящего момента я= ток двигателя я знак равно ток двигателя
КT=2⋅B⋅N⋅l⋅r (N⋅m/A) K t = 2 ⋅ B ⋅ N ⋅ l ⋅ r ( N ⋅ m / A )
N = количество петель провода в магнитном поле l = длина магнитного поля, действующего на провод r = радиус якоря двигателяB=strength of magnetic field in Teslas B = strength of magnetic field in Teslas N=number of loops of wire in the magnetic field N = number of loops of wire in the magnetic field l=length of magnetic field acting on wire l = length of magnetic field acting on wire r=radius of motor armature r = радиус якоря двигателя
Напряжение противо-ЭДС определяется:
В= Ке⋅ ω ( v o l t s ) В знак равно К е ⋅ ω ( v о L T s )
K e = постоянная напряжения ω = угловая скоростьВ= Напряжение обратной ЭДС В знак равно Напряжение обратной ЭДС Ке= постоянная напряжения К е знак равно постоянная напряжения ω = угловая скорость ω знак равно угловая скорость
Угловая скорость — это скорость двигателя в радианах в секунду (рад / с), которая может быть преобразована из об / мин:
рад / сек = об / мин × π30 рад / сек знак равно RPM × π 30
— второй основной параметр двигателя. Как ни странно, K e рассчитывается по той же формуле, что и K t, но дается в разных единицах:Ке К е Ке К е КT К T
Ке= 2 ⋅ B ⋅ N⋅ l ⋅ r ( v o l t s / r a d / sec) К е знак равно 2 ⋅ В ⋅ N ⋅ L ⋅ р ( v о L T s / р a d / s е с )
V ⋅ I = τ ⋅ ωпя н= Pо у т п я N знак равно п о U T В⋅ я= τ⋅ ω В ⋅ я знак равно τ ⋅ ω
Подставляя уравнения сверху, получаем:
K e = K t( Ке⋅ ω ) ⋅ я= ( КT⋅ я) ⋅ ω ( К е ⋅ ω ) ⋅ я знак равно ( К T ⋅ я ) ⋅ ω Ке= КT К е знак равно К T
Я собираюсь предположить, что каждый параметр изменяется отдельно.
ω = VКе ω знак равно В К е
Таким образом, с увеличением магнитного поля скорость будет уменьшаться. Это опять-таки имеет смысл, поскольку чем сильнее магнитное поле, тем сильнее «толчок» якоря, чтобы он не поддавался изменению скорости.
Поскольку выходная мощность равна угловой скорости, умноженной на угловую скорость, а выходная мощность равна выходной мощности (опять же, при условии эффективности 100%), мы получаем:
пя н= τ⋅ ω п я N знак равно τ ⋅ ω
Таким образом, любое изменение крутящего момента или скорости будет прямо пропорционально мощности, необходимой для привода двигателя.
Случай 2: (Здесь немного больше математики, которую я явно не упоминал выше) Возвращаясь к закону Лоренца, мы видим, что:
τ= 2 ⋅ F⋅ r = 2 ( я⋅ B ⋅ N⋅ л ) г τ знак равно 2 ⋅ F ⋅ р знак равно 2 ( я ⋅ В ⋅ N ⋅ L ) р
F= Я⋅ B ⋅ N⋅ л F знак равно я ⋅ В ⋅ N ⋅ L
Благодаря Ньютону мы имеем:
Fзнак равно м ⋅ г F знак равно м ⋅ г
τ= 2 ⋅ м ⋅ г⋅ г τ знак равно 2 ⋅ м ⋅ г ⋅ р
Если вы сохраните длину провода на одном уровне, но увеличите его диаметр, масса увеличится. Как можно видеть выше, масса прямо пропорциональна крутящему моменту, так же как и напряженность магнитного поля, поэтому применяется тот же результат.
Пусковые режимы электрических моторов
Существуют и применяются на практике разные пусковые режимы асинхронных электродвигателей. Каждый имеет свои плюсы и минусы в зависимости от технических характеристик моторов и нагрузки.
Выбор конкретного режима пуска определяется электрическими, механическими, экономическими факторами. Вид управляемой нагрузки, также является важным фактором выбора режима запуска. Рассмотрим наиболее часто практикуемые варианты пусков.
Пусковые режимы свободно вращающегося мотора
Этот режим пуска асинхронного электродвигателя видится самым простым из всех существующих схем. Здесь статор мотора напрямую подключается к источнику питания. Электродвигатель стартует в соответствии с определённой для него характеристикой.
Типичные неисправности электродвигателей
Выделяют два вида неисправностей электродвигателей: электрические и механические.
К электрическим относятся неисправности, связанные с обмоткой:
Для устранения этих неисправностей требуется перемотка двигателя.
Замена подшипников должна производиться регулярно с учетом их износа и срока службы. Крыльчатка также меняется в случае повреждения. Остальные неисправности устранению практически не подлежат, и единственный выход — замена двигателя.
Если у вас есть вопросы, ответы на которые вы не нашли в данной статье, напишите нам. Будем рады помочь!
Схемы включения асинхронного двигателя
Для уменьшения воздействия пусковых токов применяются различные схемы включения. Это зависит от механизма и мощности электродвигателя.
Типовое включение двигателя осуществляется напрямую. Напряжение на обмотки подается через магнитный пускатель.
Во время пуска в сети возникает бросок тока, который превышает номинальный в 5-7 раз. Длительность зависит от мощности электродвигателя и нагрузки на валу. Чем мощнее устройство, тем длительнее период разгона.
В результате возникает понижение напряжения в сети, что отрицательно сказывается на аппаратуре, подключенной к этой цепи. Маломощные не оказывают существенного влияния на сети.
На графике снизу представлена зависимость тока от времени разгона электродвигателя:
При запуске мощного электропривода 10 и более кВт следует ограничивать пусковой ток. Это необходимо, чтобы сети не испытывали значительные перегрузки, в результате, которой происходит понижение напряжения сети, что приводит к нештатной ситуации.
Для этого применяются схемы переключения с треугольника на звезду, используются токоограничивающие устройства или частотные преобразователи.
Эпилог
При всех своих достоинствах асинхронные машины имеют существенный недостаток, это рывок ротора при подаче напряжения. Такие режимы опасны как для самого двигателя, так и для приводных механизмов. Поскольку во время пуска АД, ток в обмотках двигателя приравнивается к короткому замыканию. А рывок вала разбивает подшипники, шлицы, передаточные устройства. Поэтому пуск АД стараются производить плавным стартом. А именно:
- Запуск через ЛАТР.
- Разгон и работа АД, через переключение обмоток двигателя звезда-треугольник.
- Использование устройств управления, таких как частотный преобразователь.
Пусковые режимы асинхронных электродвигателей
Момент начала питания электродвигателя напряжением сети сопровождается высоким пусковым током. Поэтому, если участок линии электропередачи относительно слаб, фиксируется снижение напряжения, что оказывает влияние на работу рецептора. Падение напряжения может достигать значительных величин, что также сказывается на функциональности систем освещения. Исключить подобные явления призваны отраслевые правила, которыми запрещается пуск электродвигателей в режиме непосредственного старта, если оборудование выходит за пределы заданной мощности. Следует применять такие пусковые режимы электродвигателей, при которых питающая сеть и периферийное оборудование не испытывают дестабилизации в работе.
Принцип работы электродвигателя на 220 В
Переменный электроток создаёт магнитное поле в статоре, которое имеет два своих поля. Они одинаковы по амплитуде, частоте, но разнонаправленные. Эти поля воздействуют на неподвижный ротор, и вследствие того, что поля разнонаправленные, ротор начинает вращаться. При отсутствии в моторе пускового механизма ротор будет стоять на месте.
Вам это будет интересно Монтаж электросчетчика на улице
Важно! Ротор, начав вращение в одну сторону, будет вращаться далее в этом же направлении.
КАК Увеличить стартовый ток двигателя?
Конденсатор нужен для того, чтобы создать сдвиг фаз. Пусковой конденсатор даёт сдвиг фаз при пуске, то есть при большой нагрузке, после чего отключается. Рабочий же рассчитан на работу при номинальной нагрузке. Изменение ёмкости любого из конденсаторов приведёт только к тому, что фазы будут сдвинуты несимметрично, пусковой момент упадёт и двигатель будет греться.
Единственный способ увеличить пусковой момент асинхронного двигателя — использовать частотный преобразователь. Ну или же другой двигатель, если это возможно.
Как повысить силу тока, не изменяя напряжения?
Из статьи вы узнаете как повысить силу тока в цепи зарядного устройства, в блоке питания, трансформатора, в генераторе, в USB портах компьютера не изменяя напряжения.
Что такое сила тока?
Электрический ток представляет собой упорядоченное перемещение заряженных частиц внутри проводника при обязательном наличии замкнутого контура.
Появление тока обусловлено движением электронов и свободных ионов, имеющих положительный заряд.
В процессе перемещения заряженные частицы могут нагревать проводник и оказывать химическое действие на его состав. Кроме того, ток может оказывать влияние на соседние токи и намагниченные тела.
Сила тока — электрический параметр, представляющий собой скалярную величину. Формула:
I=q/t, где I — сила тока, t — время, а q — заряд.
Стоит знать и закон Ома, по которому ток прямо пропорционален U (напряжению) и обратно пропорционален R (сопротивлению).
I=U/R.
Сила тока бывает двух видов — положительной и отрицательной.
Ниже рассмотрим, от чего зависит этот параметр, как повысить силу тока в цепи, в генераторе, в блоке питания и в трансформаторе.
Приведем проверенные рекомендации, которые позволят решить поставленные задачи.
От чего зависит сила тока?
Чтобы повысить I в цепи, важно понимать, какие факторы могут влиять на этот параметр. Здесь можно выделить зависимость от:
- Сопротивления. Чем меньше параметр R (Ом), тем выше сила тока в цепи.
- Напряжения. По тому же закону Ома можно сделать вывод, что при росте U сила тока также растет.
- Напряженности магнитного поля. Чем она больше, тем выше напряжение.
- Числа витков катушки. Чем больше этот показатель, тем больше U и, соответственно, выше I.
- Мощности усилия, которое передается на ротор.
- Диаметра проводников. Чем он меньше, тем выше риск нагрева и перегорания питающего провода.
- Конструкции источника питания.
- Диаметра проводов статора и якоря, числа ампер-витков.
- Параметров генератора — рабочего тока, напряжения, частоты и скорости.
Как повысить силу тока в цепи?
Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств.
Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.
Для выполнения работы потребуется амперметр.
По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.
К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.
Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.
Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.
Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.
В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.
Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.
В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.
Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.
Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения.
Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.
Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).
Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.
Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.
Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.
В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.
Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:
I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:
- S — сечение провода;
- l — его длина;
- ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.
Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.
Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.
Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.
Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.
Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.
Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.
Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.
Как повысить силу тока в блоке питания?
В интернете часто можно встретить вопрос, как повысить I в блоке питания, не изменяя напряжение. Рассмотрим основные варианты.
Блок питания на 12 Вольт работает с током 0,5 Ампер. Как поднять I до предельной величины? Для этого параллельно БП ставится транзистор. Кроме того, на входе устанавливается резистор и стабилизатор.
При падении напряжения на сопротивлении до нужной величины открывается транзистор, и остальной ток протекает не через стабилизатор, а через транзистор.
Последний, к слову, необходимо выбирать по номинальному току и ставить радиатор.
Кроме того, возможны следующие варианты:
- Увеличить мощность всех элементов устройства. Поставить стабилизатор, диодный мост и трансформатор большей мощности.
- При наличии защиты по току снизить номинал резистора в цепочке управления.
Имеется блок питания на U = 220-240 Вольт (на входе), а на выходе постоянное U = 12 Вольт и I = 5 Ампер. Задача — увеличить ток до 10 Ампер. При этом БП должен остаться приблизительно в тех же габаритах и не перегреваться.
Здесь для повышения мощности на выходе необходимо задействовать другой трансформатор, который пересчитан под 12 Вольт и 10 Ампер. В противном случае изделие придется перематывать самостоятельно.
При отсутствии необходимого опыта на риск лучше не идти, ведь высока вероятность короткого замыкания или перегорания дорогостоящих элементов цепи.
Трансформатор придется поменять на изделие большего размера, а также пересчитывать цепочку демпфера, находящегося на СТОКЕ ключа.
Следующий момент — замена электролитического конденсатора, ведь при выборе емкости нужно ориентироваться на мощность устройства. Так, на 1 Вт мощности приходится 1-2 мкФ.
Также рекомендуется поменять диоды с выпрямителями. Кроме того, может потребоваться установка нового диода выпрямителя на низкой стороне и увеличение емкости конденсаторов.
После такой переделки устройство будет греться сильнее, поэтому без установки вентилятора не обойтись.
Как повысить силу тока в зарядном устройстве?
В процессе пользования зарядными устройствами можно заметить, что ЗУ для планшета, телефона или ноутбука имеют ряд отличий. Кроме того, может различаться и скорость, с которой происходит заряд девайсов.
Здесь многое зависит от того, используется оригинальное или неоригинальное устройство.
Чтобы измерить ток, который поступает к планшету или телефону от зарядного устройства, можно использовать не только амперметр, но и приложение Ampere.
С помощью софта удается выяснить скорость заряда и разрядки АКБ, а также его состояние. Приложением можно пользоваться бесплатно. Единственным недостатком является реклама (в платной версии ее нет).
Главной проблемой зарядки аккумуляторов является небольшой ток ЗУ, из-за чего время набора емкости слишком большое. На практике ток, протекающий в цепи, напрямую зависит от мощности зарядного устройства, а также других параметров — длины кабеля, его толщины и сопротивления.
С помощью приложения Ampere можно увидеть, при какой силе тока производится заряд девайса, а также проверить, может ли изделие заряжаться с большей скоростью.
Для использования возможностей приложения достаточно скачать его, установить и запустить.
После этого телефон, планшет или другое устройство подключается к зарядному устройству. Вот и все — остается обратить внимание на параметры тока и напряжения.
Кроме того, вам будет доступна информация о типе батареи, уровне U, состоянии АКБ, а также температурном режиме. Также можно увидеть максимальные и минимальные I, имеющие место в период цикла.
Если в распоряжении имеется несколько ЗУ, можно запустить программу и пробовать делать зарядку каждым из них. По результатам тестирования проще сделать выбор ЗУ, обеспечивающего максимальный ток. Чем выше будет этот параметр, тем быстрее зарядится девайс.
Измерение силы тока — не единственное, на что способно приложение Ampere. С его помощью можно проверить, сколько потребляется I в режиме ожидания или при включении различных игр (приложений).
Например, после отключения яркости дисплея, деактивации GPS или передачи данных легко заметить снижение нагрузки. На этом фоне проще сделать вывод, какие опции в большей степени разряжают аккумулятор.
Что еще стоит отметить? Все производители рекомендуют заряжать девайсы «родными» ЗУ, выдающими определенный ток.
Но в процессе эксплуатации бывают ситуации, когда приходится заряжать телефон или планшет другими зарядными, имеющими большую мощность. В итоге скорость зарядки может оказаться выше. Но не всегда.
Мало, кто знает, но некоторые производители ограничивают предельный ток, который может принимать АКБ устройства.
Например, устройство Самсунг Гэлекси Альфа поставляется вместе с зарядным на ток 1,35 Ампер.
При подключении 2-амперного ЗУ ничего не меняется — скорость зарядки осталась той же. Это объясняется ограничением, которое установлено производителем. Аналогичный тест был произведен и с рядом других телефонов, что только подтвердило догадку.
С учетом сказанного выше можно сделать вывод, что «неродные» ЗУ вряд ли причинят вред аккумулятору, но иногда могут помочь в более быстрой зарядке.
Рассмотрим еще одну ситуацию. При зарядке девайса через USB-разъем АКБ набирает емкость медленнее, чем если заряжать устройство от обычного ЗУ.
Это объясняется ограничением силы тока, которую способен отдавать USB порт (не больше 0,5 Ампер для USB 2.0). В случае применения USB3.0 сила тока возрастает до уровня 0,9 Ампер.
Кроме того, существует специальная утилита, позволяющая «тройке» пропускать через себя больший I.
Для устройств типа Apple программа называется ASUS Ai Charger, а для других устройств — ASUS USB Charger Plus.
Как повысить силу тока в трансформаторе?
Еще один вопрос, который тревожит любителей электроники — как повысить силу тока применительно к трансформатору.
Здесь можно выделить следующие варианты:
- Установить второй трансформатор;
- Увеличить диаметр проводника. Главное, чтобы позволило сечение «железа».
- Поднять U;
- Увеличить сечение сердечника;
- Если трансформатор работает через выпрямительное устройство, стоит применить изделие с умножителем напряжения. В этом случае U увеличивается, а вместе с ним растет и ток нагрузки;
- Купить новый трансформатор с подходящим током;
- Заменить сердечник ферромагнитным вариантом изделия (если это возможно).
В трансформаторе работает пара обмоток (первичная и вторичная). Многие параметры на выходе зависят от сечения проволоки и числа витков. Например, на высокой стороне X витков, а на другой — 2X.
Это значит, что напряжение на вторичной обмотке будет ниже, как и мощность. Параметр на выходе зависит и от КПД трансформатора. Если он меньше 100%, снижается U и ток во вторичной цепи.
С учетом сказанного выше можно сделать следующие выводы:
- Мощность трансформатора зависит от ширины постоянного магнита.
- Для увеличения тока в трансформаторе требуется снижение R нагрузки.
- Ток (А) зависит от диаметра обмотки и мощности устройства.
- В случае перемотки рекомендуется использовать провод большей толщины. При этом отношение провода по массе на первичной и вторичной обмотке приблизительно идентично. Если на первичную обмотку намотать 0,2 кг железа, а на вторичную — 0,5 кг, первичка сгорит.
Как повысить силу тока в генераторе?
Ток в генераторе напрямую зависит от параметра сопротивления нагрузки. Чем ниже этот параметр, тем выше ток.
Если I выше номинального параметра, это свидетельствует о наличии аварийного режима — уменьшения частоты, перегрева генератора и прочих проблем.
Для таких случаев должна быть предусмотрена защита или отключение устройства (части нагрузки).
Кроме того, при повышенном сопротивлении напряжение снижается, происходит подсадка U на выходе генератора.
Чтобы поддерживать параметр на оптимальном уровне, обеспечивается регулирование тока возбуждения. При этом повышение тока возбуждения ведет к росту напряжения генератора.
Частота сети должна находиться на одном уровне (быть постоянной величиной).
Рассмотрим пример. В автомобильном генераторе необходимо повысить ток с 80 до 90 Ампер.
Для решения этой задачи требуется разобрать генератор, отделить обмотку и припаять к ней вывод с последующим подключением диодного моста.
Кроме того, сам диодный мост меняется на деталь большей производительности.
После этого требуется снять обмотку и кусок изоляции в месте, где должен припаиваться провод.
При наличии неисправного генератора с него откусывается вывод, после чего с помощью медной проволоки наращиваются ножки такой же толщины.
После припаивания место стыка изолируется термоусадкой.
Следующим этапом требуется купить 8-диодный мост. Найти его — весьма сложная задача, но нужно постараться.
Перед установкой желательно проверить изделие на исправность (если деталь б/у, возможен пробой одного или нескольких диодов).
После установки моста крепите конденсатор, а далее — регулятор напряжения на 14,5 Вольт.
Можно приобрести пару регуляторов — на 14,5 (немецкий) и на 14 Вольт (отечественный).
Теперь высверливаются клепки, отпаиваются ножки и разделяются таблетки. Далее таблетка подпаивается к отечественному регулятору, который фиксируется с помощью винтов.
Остается припаять отечественную «таблетку» к иностранному регулятору и собирать генератор.
Итоги
Как видно из статьи, повысить силу тока, не изменяя напряжение в сети, реально.
Главное — разобраться с особенностями конструкции устройства, которое подлежит корректировке, и иметь практические навыки работы с измерительными приборами и паяльником. Кроме того, важно осознавать потенциальные риски от внесения корректировок.
