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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 단상 네트워크에서 XNUMX상 모터를 시작할 때. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 기사에서는 고정자 권선을 스타에서 델타로 전환하여 단상 교류 네트워크에서 농형 회전자로 XNUMX상 비동기 모터를 시동할 때의 부정적인 측면을 논의하고 이러한 단점을 제거하는 시동 방식을 제공합니다. [1]에서는 고정자 권선을 스타 권선으로 전환하여 단상 네트워크에서 강력한(2~7kW) 고속(3000rpm 이상) 220상 전기 모터(EM)를 구동하는 것이 제안되었습니다. 삼각형으로. 또한 권선의 일반적인 작동 연결은 삼각형 연결입니다. 즉, 이 기사는 380/XNUMXV 전압용으로 설계된 직렬 XNUMX상 비동기 전기 모터 출시에 관한 것입니다. 기존 분류에 따라 제안된 시동 방법은 감소된 전압에서 시동하는 방법을 의미하며 알려진 바와 같이 이러한 시동의 주요 목표는 모터의 시동 전류를 줄이는 것입니다. 후자는 네트워크에 연결되는 순간 실제로 단락 모드에서 작동합니다. 감소된 전압에서 모터를 시동하는 것은 네트워크 전력이 제한될 때 사용됩니다. 전기 모터의 직접 시동 가능성을 결정하는 [2]에 표시된 실험식 외에도 네트워크에서 직접 시동되는 모터의 전력에는 다음과 같은 제한 사항도 있습니다. 순수 전력망에서 작동하는 변압기에서 모터에 전력을 공급하는 경우 모터의 최대 전력은 빈번한 기동의 경우 변압기 전력의 20%, 드물게 기동하는 경우에는 30%여야 합니다. 변압기가 혼합 부하(전력 및 조명)에서 작동하는 경우 전기 모터의 최대 출력은 빈번한 시동의 경우 변압기 전력의 4%이고 드물게 시동되는 경우에는 8%입니다. 저전력 발전소에서 전기모터를 구동할 경우 발전소 전력의 12% 수준이다. 따라서 이러한 제한을 뛰어넘는 EM은 메모 [1]의 저자가 제안한 대로 EM 권선을 스타에서 델타로 전환하여 감소된 전압에서 시작해야 합니다. 그러나 이 시동 방법에 대해서는 [2] 외에 다음 사항을 고려할 필요가 있다. 1. 저자가 지적한 것처럼 산업용 주파수의 비동기 모터는 3000rpm 이상의 회전 속도를 가질 수 없습니다 [1]: n1=60f1/p=60Ч50=3000 об/мин, 여기서 p는 기계의 극 쌍 수입니다. 이 기사의 저자가 나중에 이야기할 예정인 비동기식 이중 전력 모터만이 비동기식 모터의 회전 속도를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 즉, 2000rpm 및 6000rpm의 추가 비표준 동기 회전 속도를 얻을 수 있습니다. 50Hz의 산업 주파수에서 rpm. 따라서 저자 [1]가 3000rpm 이상에서 전기 모터를 시동하는 것에 대해 글을 쓸 때 의미하는 바를 말하기는 어렵습니다. 2. 그가 제안한 잘 알려진 시동 방법의 실제 구현에서는 ED에 4개의 출력 끝이 있다고 가정합니다. 0,06...0,37 및 0,55...11 kW의 출력을 갖는 가장 일반적인 1A 시리즈의 전기 모터에는 권선을 별 또는 삼각형으로 연결할 때 2개의 단자(C3, C3, C1)가 있으므로 [2] "우리의 장인"은 저자가 지시한 전력 범위(7...XNUMXkW)에서 이 시리즈의 XNUMX상 전기 모터를 출시하는 데 심각한 어려움을 겪었고 앞으로도 계속 겪을 것입니다. 그들에게는 제안된 고정자 권선의 스타 권선 전환을 델타 권선으로 전환하는 것이 불가능합니다. 세계 전기 공학 산업의 유망한 발전 수준에 해당하는 Interelectro 국가와 공동으로 개발된 새로운 통합 AI 시리즈 [4]의 비동기 전기 모터를 살펴보면 여기에서도 비슷한 그림이 관찰됩니다. : 출력이 0,55~11kW인 전기 모터는 위상이 세 개의 출력 끝(C220, C380, C660)이 있는 삼각형 또는 별 모양으로 연결될 때 1, 2 및 3V의 전압에서 만들어집니다. 따라서 제안된 솔루션은 여기서도 사용할 수 없습니다. 이제 2~02년에 개발된 구형 A1957 및 A1959 시리즈의 범용 ED를 살펴보겠습니다. 0,8개의 치수를 갖고 있으며 최대 13번째 치수(1...2kW)를 포함하는 이 전기 모터는 삼각형이 있는 3, 220, 380V 전압용 660개의 출력 끝(C4, CXNUMX, CXNUMX)으로 제조되었습니다. 또는 별 권선 연결 회로 [XNUMX]. 따라서 이 시리즈도 저자가 제안한 솔루션과 맞지 않습니다[1]. 결과적으로 권선을 스타에서 델타로 전환하여 단상 네트워크에서 2~7kW의 전력으로 XNUMX상 전기 모터를 시동하기 위해 제안된 솔루션은 매우 제한적인 적용을 가질 수 있습니다(제작된 전기 모터의 경우). XNUMX개의 출력단이 있는 소비자의 특별 주문에 따라) 또는 분해가 필요한 ED는 당연히 바람직하지 않습니다. 3. 5년 전의 기술 문헌[XNUMX]에 따르면 권선을 별형에서 삼각형으로 전환하고 극쌍 수를 변경하는 시동 방법은 거의 실용적이지 않으며 주로 리액터 또는 단권 변압기 시동에 사용되는 것으로 알려져 있습니다. [6]에 언급된 바와 같이, 리액터나 자동 변압기와 비교하여 권선을 스타에서 델타로 전환하여 전기 모터를 시동하는 단점은 스위칭을 시작하는 동안 전기 모터 권선의 회로가 파손되어 다음과 같은 결과가 발생한다는 사실입니다. 전기 모터 및 스위칭 장치의 신뢰성 작동을 자연스럽게 감소시키는 스위칭 과전압의 발생. 또한, 전환 중에 전기 모터의 기계적 부분에 상당한 충격이 가해지며, 특히 부하가 걸린 상태에서 시동이 수행될 때 더욱 그렇습니다. [7]에서는 스타에서 델타로 전환할 때 EM 보호가 작동하는 이유를 설명합니다. 사실 이러한 스위칭으로 인해 EM 전원 공급 장치 회로에서 전류 서지가 자주 발생하며 이는 일반적인 시동 전류 값을 2,88배 초과할 수 있습니다. 이 전류 서지는 ED 전원 회로의 보호를 트리거합니다. 이를 방지하기 위해 스타에서 델타로 원활하게 전환하는 방법이 제안됩니다. 이 경우, 스위칭 순간의 돌입 전류는 모터 직접 기동 시 돌입 전류 값을 초과하지 않습니다. 그림 1은 XNUMX상 비동기 모터 권선을 스타에서 델타로 연속 전환하는 다이어그램을 보여줍니다. 표는 이 회로에 대한 스위칭 장비의 스위칭 접점 순서를 보여줍니다.
회로도에서 볼 수 있듯이 이는 상대적으로 복잡하여 XNUMX개의 자기 스타터와 XNUMX개의 스타팅 저항이 필요합니다.
4. 참고 [1]의 저자는 권선이 작동 모드에서 "베어" 삼각형으로 연결될 때 전기 모터의 단상 스위치 온을 제안합니다. 알려진 바와 같이, 이 경우 크기 전력의 사용은 50~60%가 되며 전기 모터의 유효 전력은 지정된 전력 범위 1~3,5kW에 대해 약 1~2kW가 됩니다. 저자 [7], 즉 이는 크게 감소하고 ED의 자기장은 타원형이 됩니다. 타원형 장은 결과적인 기자력의 공간 벡터의 순간 회전 속도와 그에 따른 전기 모터의 자기장의 불일치를 특징으로 하며, 이는 특히 회 전자의 낮은 관성 순간에서 진동을 일으킬 수 있습니다. 실제로 저자가 제안한 고속 전기 모터의 경우 [ 1] 권선 전환 (3000rpm 이상)을 통한 시동 방법을 사용합니다. 타원형 필드는 ED에 직접(회전) 모멘트와 역방향(제동) 모멘트가 있다고 가정합니다. 역토크가 있으면 단상 모드의 성능이 저하됩니다. 즉, 모터의 효율과 역률 값이 훨씬 더 나쁩니다. 단상 모드로 작동할 때 전기 모터의 에너지 성능을 향상시키고 크기에 따른 전력을 더 잘 활용하려면 [2]와 같이 작동하는 커패시터를 사용하여 작동해야 합니다. 이 경우 크기의 전력 활용도는 80~100%에 도달하고 역률 값은 XNUMX에 가까워집니다. 이는 전기 모터가 실제로 네트워크에서 무효 에너지를 소비하지 않음을 의미하며 결과적으로 전력선의 작동 모드가 단순화되고 처리량이 증가합니다. 그림 2는 단상 모드에서 2상 전기 모터를 시동하기 위한 자동 변압기 회로를 보여줍니다. 회로에는 약 3~XNUMXkW의 전력으로 전기 모터를 원활하게 시동할 수 있는 XNUMX암페어와 같은 기존 실험실 자동 변압기(LATR)가 포함되어 있습니다. EM 고정자 권선에 XNUMX개의 단자가 있는 경우 그 중 XNUMX개(A와 B)는 역류로 켜집니다. 권선 C의 끝을 교체하면 전기 모터의 회전 방향을 변경할 수 있습니다.
네트워크에서 전기 모터를 켜기 전에 LATR 엔진을 가장 낮은 위치로 설정한 다음 패킷 스위치 A1을 켜고 엔진을 위쪽으로 이동시켜 전기 모터의 전압을 점차 증가시켜 정격 전압을 설정합니다. 네트워크에서 엔진이 낮아진 경우에도 마찬가지입니다. 또한 이 회로를 사용하면 특정 한계 내에서 단자의 전압을 변경하여 모터의 회전 속도를 조절할 수 있습니다. 이 회로의 크기 전력 활용률은 80~94%이고, 역률은 XNUMX에 가깝고, 시동 토크는 다른 회로에 비해 약 XNUMX배 더 큽니다. 모터의 고정자 권선 단자 C1, C2, C3이 1개만 있는 경우 후자는 단자 C3 및 C1을 사용하여 LATR의 출력 단자 2 및 2에 연결됩니다(그림 XNUMX 참조). 예를 들어 ED에 출력 단자 C3, C1, C2이 3개만 있는 경우 그림 3에 표시된 것처럼 자동 변압기를 ED 회로에 직렬로 연결할 수도 있습니다. 이 경우 조정 가능한 초크(유도성 리액턴스)로 변합니다. 시작하기 전에 LATR의 이동 접점은 맨 오른쪽 위치로 설정됩니다. 전체 권선은 ED와 직렬로 연결됩니다. 후자가 가속함에 따라 LATR 권선은 점차적으로 작동을 중단하고 그림 XNUMX에서 점선으로 표시된 것처럼 가동 접점을 맨 왼쪽 위치로 이동합니다. 이것으로 ED 시작이 완료됩니다.
당연히 그림 3에 표시된 회로의 경우 LATR 대신 실험실용 슬라이더 와이어 저항기(가감저항기)를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 RSP 유형은 7Ω이고 전류는 7...10A입니다. 단상 모드에서 최대 2 ~ XNUMXkW의 출력을 갖는 전기 모터에 충분하고 훨씬 저렴합니다. 이 경우 신뢰성을 위해 가동 접점(슬라이더)을 외부 단자 중 하나에 연결해야 합니다. 가변 저항으로 ED를 시작할 때 과열 및 고장 가능성을 방지하기 위해 슬라이더를 중간 위치에 잡지 않고 가변 저항을 원활하고 완전히 작동 중지해야 한다는 점을 명심해야 합니다. 조정 가능한 와이어 저항 대신 조정되지 않은 저항을 사용할 수 있으며 전기 모터 시동 후에는 배치 스위치 SA2를 사용하여 우회해야 합니다. 간단한 부스터 장치를 사용하여 감소된 전압에서 전기 모터를 시동하는 것도 가능합니다[8]. 그림 4는 0,25W의 전력, 250/220V의 전압 및 36차(통과) 권선 전류를 갖는 OSO-6,1 유형의 기존 강압 변압기를 사용하는 두 개의 부스터 변압기를 사용한 연결 다이어그램을 보여줍니다. 4A(일상생활에서는 "보일러 메이커"라고 함). 400W 전력의 변압기 유형 OSM-O.XNUMX XNUMX개(또는 XNUMX개)를 사용할 수 있습니다. 이 변압기에는 XNUMX차 권선이 XNUMX개 있으므로 통과 권선으로 직렬로 연결할 때 사용할 수 있습니다.
각 변압기 VT1 및 VT2의 해당 권선은 연속적으로 연결됩니다. 또한, 150차 권선은 직렬로 연결되고, 1차 권선은 병렬로 연결됩니다. 결과적으로 약 50V의 감소된 전압이 ED에 공급되고 그에 따라 돌입 전류가 감소합니다. 스위칭 중 스위칭 과전압을 제거하기 위해 XNUMX차 권선은 XNUMXW 전력의 저항 RXNUMX에 의해 분류됩니다. 모터를 시동하기 전에 스위치 SA2의 접점은 닫히고 스위치 SA3의 접점은 열립니다. 패킷 스위치 SA1을 사용하여 엔진을 켭니다. 후자의 가속 후 접점 SA2가 열리고 SA3이 닫혀 전원 공급 회로를 차단하지 않고 전기 모터를 네트워크에 직접 연결합니다. 이 경우 변압기의 2차 권선은 네트워크에서 분리되고 2차 권선은 SAZ 스위치의 접점에 의해 분류되어 작동에 참여하지 않습니다. 스위치 SA3와 SAZ의 작동을 동기화하는 것이 좋습니다. SA2가 켜지면 SAXNUMX이 열리고 반대로 SAXNUMX가 꺼지면 SAZ가 닫혀야 합니다. 예를 들어 그림 5와 같이 전자 전압 조정기를 사용하여 감소된 네트워크 전압에서 전기 모터를 원활하게 시작할 수도 있습니다. 회로의 핵심 요소는 눈사태 모드에서 작동하는 트랜지스터 VT1 유형 P416, GTZ11I, KTZ61입니다. 저항기 R1, R3, R5-R7 유형 MLT.
1V에서 BM, MBM, K3-73 유형의 커패시터 C11-C400은 설정 중에 0,1~1,0μF 범위 내에서 선택됩니다. 저항 R2는 튜닝 중이며 R4의 가장 높은 값에서 부하의 최소 전력을 얻도록 조정됩니다. 다이오드 VD1VD4 유형 D226B 또는 적합한 다이오드 어셈블리(예: 유형 KTs405I). Triac VS1은 TS 106-10-4, TS112-10-4 등과 같이 XNUMX등급 이상의 구동 모터의 출력에 따라 선택됩니다. 시동 프로세스가 끝나면 ED 트라이악 VS1을 스위치로 전환하여 작동을 중단할 수 있습니다. 나는 6상 및 단상을 모두 시작하는 데 사용할 수 있는 개방형 제로가 있는 RNT 유형의 XNUMX상 조정 가능한 자동 변압기를 사용하여 전기 모터 권선을 스타에서 델타로 원활하게 전환하는 방식(그림 XNUMX)을 제안합니다. 전기 모터. 위의 모든 회로와 마찬가지로 이 회로는 EM 고정자 권선 회로에 단선이 없기 때문에 접점 스위칭 회로의 단점을 제거합니다.
다음과 같이 작동합니다. XNUMX상 전기 모터를 시동하기 전에 RNT 자동 변압기의 이동 접점이 가장 낮은 위치로 설정됩니다. 이 경우 그림 6에서 볼 수 있듯이 EM 권선은 별표로 연결됩니다. 그런 다음 스위칭 장치를 사용하여 엔진의 A, B, C 단자에 전압을 인가하여 1,73배 감소된 네트워크 전압에서 시동됩니다. 전기 모터의 가속 후 RNT 자동 변압기의 이동 접점이 가장 높은 위치로 원활하게 이동하여 전기 모터 권선을 별과 연결하는 것에서 삼각형으로 연결하는 것으로 원활하게 전환하여 증가합니다. 권선의 전압이 1,73배, 즉 전기 모터가 작동하는 정격 작동 전압까지. 비슷한 방식으로 전기 모터는 단자 B와 C를 사용하여 단상 네트워크에 연결하고 단자 A는 작동 커패시터를 사용하여 단자 B에 연결하여 시동합니다. 시동이 끝나면 XNUMX극 패키지 스위치를 사용하여 자동 변압기 권선을 끌 수 있습니다. XNUMX상 RNT 자동 변압기 대신 XNUMX개의 단상 LATR 유형을 사용할 수 있습니다. 단, 각 유형의 XNUMX개 이동 접점은 모두 동기식으로 움직입니다. 모든 전기 모터는 다이어그램에 표시되지 않은 모터 회로의 시동 커패시터가 있는 경우 유휴 모드 또는 샤프트의 팬 부하로 주어진 다이어그램에 따라 시동됩니다. 조사 결과 1. 지정된 전력 범위(1... 2kW)는 드문 경우를 제외하고 사실상 불가능합니다. 왜냐하면 이러한 전력의 모터는 C7, C1, C2의 세 가지 출력 끝으로 생산되기 때문입니다. 2. 접점 전환 장치를 사용하여 시동하는 동안 모터 고정자 권선을 스타에서 델타로 전환하면 다음과 같은 부정적인 측면이 있어 실제로 사용이 크게 제한됩니다. 2.1. 시동 중 모터 고정자 권선 회로의 파손으로 인해 스위칭 중 스위칭 과전압이 존재하여 엔진 및 스위칭 장비의 신뢰성이 저하됩니다. 2.2. 정상 시동 전류의 2,88배를 초과할 수 있는 높은 시동 전류로 인해 스위칭 중에 모터 보호가 작동될 수 있습니다. 2.3. 전환 중에 모터 샤프트에 기계적 충격이 발생하여 전기 드라이브의 신뢰성이 저하됩니다. 3. 작동 모드에서는 특히 회전자의 낮은 관성 모멘트에서 진동이 발생할 수 있습니다. 이는 고속 모터에서 일반적입니다(작동 커패시터가 없기 때문에 발생하는 타원형 자기장의 존재로 인해). 모터 회로). 4. 작동 모드에서 엔진의 성능 특성이 더 나쁘고 에너지 표시기가 낮습니다. 5. 언급된 단점을 제거하려면 작동하는 커패시터를 사용하여 엔진을 작동 모드에서 작동해야 하며 저전력 네트워크에서 시동하려면 회로를 차단하지 않고 회로의 전압(전류)을 원활하게 또는 단계적으로 변경하여 수행해야 합니다. 고정자 권선. 문학 :
저자: A.G. 지주크
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