Για να αρχίσει να περιστρέφεται ένας κινητήρας θα πρέπει να αναπτυχθεί σε αυτόν εσωτερική ροπή εκκίνησης μεγαλύτερη από το άθροισμα των ροπών αντιδράσεως, δηλαδή τις ροπές τριβής και ωφέλιμου φορτίου.
Το ρεύμα που χρειάζεται για να δημιουργηθεί η ροπή εκκίνησης είναι πολύ μεγαλύτερο από το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα.
Το ρεύμα εκκίνησης για πλήρες φορτίο είναι Ιεκ=4-8 φορές το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα Ιον
Αυξημένα ρεύματα εκκίνησης, μπορούν να προκαλέσουν:
Τη βύθιση της τάσης του δικτύου,
Ισχυρές απώλειες χαλκού PCu στα τυλίγματα του κινητήρα και επομένως θερμική καταπόνηση των μονώσεων των τυλιγμάτων.
Στην εκκίνηση μας ενδιαφέρουν 2 μεγέθη:
α) η ροπή εκκίνησης
β) το ρεύμα εκκίνησης
Το ζητούμενο είναι στην εκκίνηση να έχουμε όσο το δυνατό μικρό ρεύμα εκκίνησης και ροπή κατάλληλη για ομαλή εκκίνηση.
Πολύ μεγάλη ροπή εκκίνησης σε σχέση με το φορτίο κατά την εκκίνηση θα μας έδινε απότομο ξεκίνημα.Ροπή εκκίνησης μικρότερη σε σχέση με το φορτίο κατά την εκκίνηση δεν θα επέτρεπε στο κινητήρα να αναπτύξει στροφές.
α) η ροπή εκκίνησης
β) το ρεύμα εκκίνησης
Το ζητούμενο είναι στην εκκίνηση να έχουμε όσο το δυνατό μικρό ρεύμα εκκίνησης και ροπή κατάλληλη για ομαλή εκκίνηση.
Πολύ μεγάλη ροπή εκκίνησης σε σχέση με το φορτίο κατά την εκκίνηση θα μας έδινε απότομο ξεκίνημα.Ροπή εκκίνησης μικρότερη σε σχέση με το φορτίο κατά την εκκίνηση δεν θα επέτρεπε στο κινητήρα να αναπτύξει στροφές.
Οι τρόποι εκκίνησης ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα είναι:
1. απ’ευθείας εκκίνηση σε πλήρη τάση δικτύου
2. εκκίνηση με διακόπτη αστέρα-τριγώνου
3. εκκίνηση με αντιστάσεις στο τύλιγμα του στάτη
4. εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή
5. εκκίνηση με softstarter
1. απ’ευθείας εκκίνηση σε πλήρη τάση δικτύου
2. εκκίνηση με διακόπτη αστέρα-τριγώνου
3. εκκίνηση με αντιστάσεις στο τύλιγμα του στάτη
4. εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή
5. εκκίνηση με softstarter
Μια διάταξη εκκίνησης, εξασφαλίζει:
Περιορισμό του ρεύματος εκκίνησης σε ασφαλή τιμή
Περιορισμένη βύθιση τάσης κατά την εκκίνηση (Σύμφωνα με τη Δ.Ε.Η., δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%).
Απαιτούμενη ροπή εκκίνησης για την εκκίνηση του φορτίου, με όσο το δυνατό μικρότερο ρεύμα.
Περιορισμό του ρεύματος εκκίνησης σε ασφαλή τιμή
Περιορισμένη βύθιση τάσης κατά την εκκίνηση (Σύμφωνα με τη Δ.Ε.Η., δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%).
Απαιτούμενη ροπή εκκίνησης για την εκκίνηση του φορτίου, με όσο το δυνατό μικρότερο ρεύμα.
Απευθείας εκκίνηση
Κατά τη μέθοδο αυτή ο κινητήρας συνδέεται απευθείας στο δίκτυο υπό πλήρη τάση. Όταν ο κινητήρας εκκινήσει θα τραβήξει ένα μεγάλο ρεύμα εκκίνησης (Ιεκ) το οποίο μπορεί να είναι 3-12 φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα κανονικής λειτουργίας Ιον. Δηλαδή Ιεκ=(3-12)*Ιον. Η μέθοδος αυτή είναι ιδανική σε περίπτωση που το αρχικό ρεύμα εκκίνησης δεν μας δημιουργεί προβλήματα και η αρχική ροπή εκκίνησης είναι επαρκής για να κινήσει τον κινητήρα.
Σε γενικές γραμμές, στους Α.Τ.Κ.β.δ. το ρεύμα εκκίνησής τους ή ρεύμα αιχμής τους (Ιεκ) είναι πολλαπλάσιο του ονομαστικού τους ρεύματος (ΙΝ) ανάλογα με τον χαρακτηρισμό του κινητήρα ως προς τον αριθμό των πόλων του θωρούμε πως ακολουθεί τα στοιχεία του παρακάτω πίνακα:
Ο ακριβής υπολογισμός το ρεύματος εκκίνησης ή ρεύματος αιχμής (ΙΑ) των Α.Τ.Κ.β.δ., προκύπτει από τον συντελεστή εκκίνησής τους (k) - ο οποίος δίνεται στα τεχνικά χαρακτηριστικά τους από την κατασκευάστρια εταιρία τους - επί το ονομαστικό τους ρεύμα (ΙΝ), δηλαδή: Ιεκ = k . ΙΝ
Τα όρια της ανώτατης ζήτησης του ρεύματος εκκίνησης που ορίζεται από τη ΔΕΗ σε σχέση με το πλήθος των εκκινήσεων του κινητήρα αφορούν το είδος του δικτύου χαμηλής τάσης (Χ.Τ.) που ηλεκτροδοτεί την εγκατάσταση, δηλαδή, αν αυτό είναι εναέριο ή υπόγειο.
Τα όρια αυτά δίνονται στον παρακάτω πίνακα:
Τα όρια αυτά δίνονται στον παρακάτω πίνακα:
Στην περίπτωση που ο καταναλωτής διαθέτει τον δικό του υποσταθμό, τότε το όριο του επιτρεπόμενου ρεύματος εκκίνησηςπου ορίζεται από τη ΔΕΗ, εξαρτάται από την φαινομένη ισχύ (KVA) του ιδιωτικού υποσταθμού.
Τα όρια αυτά δίνονται στον παρακάτω πίνακα:
Τα όρια αυτά δίνονται στον παρακάτω πίνακα:
Αν δεν τηρείται τίποτα από τα παραπάνω θα πρέπει να περιορίσουμε το ρεύμα εκκίνησης με έναν από τους παρακάτω τρόπους:
Με το διακόπτη αυτό γίνεται εκκίνηση του κινητήρα με μειωμένη τάση στα τυλίγματά και με συνδεσμολογία αστέρα και στη συνέχεια λίγο πριν ο κινητήρας αποκτήσει τον ονομαστικό αριθμό στροφών γίνεται συνδεσμολογία τριγώνου.
περισσότερα για τον αυτόματο διακόπτη αστέρα-τριγώνου μπορείτε να δείτε εδώ
Εκκίνηση με αντιστάσεις στον στάτη
Συνδέουμε σε σειρά με το τύλιγμα του στάτη κατάλληλες αντιστάσεις. Ο κινητήρας ξεκινά με μειωμένη τάση και καθώς αυξάνεται η ταχύτητα μειώνουμε προοδευτικά την αντίσταση μέχρι να τεθεί όλη εκτός.
Προφανώς με τη συγκεκριμένη μέθοδο έχουμε μείωση του ρεύματος εκκίνησης αλλά ελαττωμένη ροπή κατά την εκκίνηση.
Άρα η μέθοδος αυτή της εκκίνησης είναι κατάλληλη μόνο για κινητήρες μικρής ισχύος και για περιπτώσεις που δεν είναι ουσιαστικό το αυξημένο μέτρο της ροπής εκκίνησης Τεκ.
Άρα η μέθοδος αυτή της εκκίνησης είναι κατάλληλη μόνο για κινητήρες μικρής ισχύος και για περιπτώσεις που δεν είναι ουσιαστικό το αυξημένο μέτρο της ροπής εκκίνησης Τεκ.
Εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή
Η εκκίνηση με αυτομετασχηματιστή επιτυγχάνεται με τη σταδιακή αύξηση της τάσης τροφοδοσίας μέχρι την ονομαστική, όπου και ο αυτομετασχηματιστής τίθεται εκτός κυκλώματος. Με τη μέθοδο αυτή μας δίνεται η δυνατότητα να έχουμε ελαφρώς μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης από ότι στην εκκίνηση με αντιστάσεις στο στάτη.
Αποτελείται από ένα μόνο τύλιγμα
Έχει μια ενδιάμεση λήψη η οποία καθορίζει πόσες σπείρες θα έχει το δευτερεύον τύλιγμα
Το τύλιγμα Χαμηλής Τάσης (ΧΤ) είναι ουσιαστικά ένα μέρος του τυλίγματος της Υψηλής Τάσης (ΥΤ). Το τύλιγμα αυτό ονομάζεται κοινό τύλιγμα
Το υπόλοιπο μέρος του τυλίγματος ΥΤ ονομάζεται τύλιγμα σειράς
Το ρεύμα του φορτίου είναι μεγαλύτερο από το ρεύμα που διαρρέει το δευτερεύον του αυτομετασχηματιστή
Με τον αυτομετασχηματιστή η πλήρης τάση παρέχεται κλιμακωτά (ενώ στην εκκίνηση με αντιστάσεις στο στάτη η πλήρης τάση παρέχεται σε 3 βαθμίδες) αφού ο κινητήρας έχει φτάσει την ονομαστική του ταχύτητα. Κατόπιν αποσυνδέουμε τον αυτομετασχηματιστή μέσω του διακόπτη διπλής ενέργειας Δ1 και συνδέουμε με τον κινητήρα απευθείας με το δίκτυο για την κανονική του λειτουργία.
Εάν χρησιμοποιηθεί αυτομετασχηματιστής για την εκκίνηση, το ρεύμα εκκίνησης ελαττώνετε κατά k2 φορές, σε σύγκριση με το ρεύμα στην περίπτωση εκκίνησης με απευθείας σύνδεση, όπου κ= η σχέση μεταφοράς στον αυτομετασχηματιστή.
Όμως και η ροπή εκκίνησης ελαττώνετε κατά k2 φορές, σε σύγκριση με το ρεύμα στην περίπτωση εκκίνησης με απευθείας σύνδεση.
Συνεπώς και η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε φορτία που δεν απαιτούν αυξημένη ροπή κατά την εκκίνηση. Σε αντίθετη περίπτωση ο κινητήρας δεν θα ξεκινήσει.
Παραδοσιακά, οι εκκινητές αστέρα/τριγώνου και οι αυτομετασχηματιστές αποτελούσαν τις λύσεις σε αυτά τα προβλήματα μεγάλου ρεύματος κατά την εκκίνηση κινητήρων.
Και οι δύο αυτές λύσεις, πάντως, έχουν μειονεκτήματα και δεν λύνουν τα προβλήματα που προκαλούνται από την φθορά στα μέρη του συστήματος μετάδοσης επειδή δεν εξαλείφουν τον κίνδυνο απότομης μεταβολής της ροπής όταν μεταβάλλεται η τάση με αποτέλεσμα να προκαλούν ασταθείς συνθήκες λειτουργίας
Και οι δύο αυτές λύσεις, πάντως, έχουν μειονεκτήματα και δεν λύνουν τα προβλήματα που προκαλούνται από την φθορά στα μέρη του συστήματος μετάδοσης επειδή δεν εξαλείφουν τον κίνδυνο απότομης μεταβολής της ροπής όταν μεταβάλλεται η τάση με αποτέλεσμα να προκαλούν ασταθείς συνθήκες λειτουργίας
Ο εκκινητής αστέρα/τριγώνου μειώνει το ρεύμα εκκίνησης αλλά προκαλεί μία καταστροφική αιχμή στην ροπή όταν αλλάζει την σύνδεση από αστέρα σε τρίγωνο.
Δεν επιτρέπει την επιλογή του βέλτιστου επιπέδου ρεύματος εκκίνησης, το οποίο μερικές φορές σημαίνει ότι το φορτίο δεν μπορεί να επιταχύνει στη μέγιστη ταχύτητα σε σύνδεση τριγώνου, πράγμα που καθιστά τον εκκινητή αστέρα/τριγώνου αναποτελεσματικό.
Επιπλέον δεν έχει καμία επίδραση στον τρόπο με τον οποίο ο κινητήρας σταματά, αφήνοντας έτσι την ταχύτητα του να μειωθεί χωρίς κανένα έλεγχο
Δεν επιτρέπει την επιλογή του βέλτιστου επιπέδου ρεύματος εκκίνησης, το οποίο μερικές φορές σημαίνει ότι το φορτίο δεν μπορεί να επιταχύνει στη μέγιστη ταχύτητα σε σύνδεση τριγώνου, πράγμα που καθιστά τον εκκινητή αστέρα/τριγώνου αναποτελεσματικό.
Επιπλέον δεν έχει καμία επίδραση στον τρόπο με τον οποίο ο κινητήρας σταματά, αφήνοντας έτσι την ταχύτητα του να μειωθεί χωρίς κανένα έλεγχο
Ο αυτομετασχηματιστής μειώνει το ρεύμα εκκίνησης αλλά επίσης επιτρέπει κάποιο έλεγχο στο επίπεδο του ρευμάτος εκκίνησης.
Οι εκκινητές με αυτομετασχηματιστή, πάντως, δεν εξαλείφουν τον κίνδυνο απότομης μεταβολής της ροπής όταν μεταβάλλεται η τάση.
Οι εκκινητές με αυτομετασχηματιστή, πάντως, δεν εξαλείφουν τον κίνδυνο απότομης μεταβολής της ροπής όταν μεταβάλλεται η τάση.
Υπάρχουν πολλές περιπτώσεις που δεν μας ενδιαφέρει ο έλεγχος των στροφών ενός τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα, επομένως δεν χρειαζόμαστε ένα "ακριβό" inverter, αλλά επίσης δεν θέλουμε, κυρίως για λόγους κόστους, να περάσουμε 7 αγωγούς, να χρησιμοποιήσουμε τρία ρελέ, συν χρονικό, για υλοποίηση αυτοματισμού εκκίνησης αστέρα τρίγωνο.
Σε αυτή την περίπτωση υπάρχει η εναλλακτική λύση της χρήσης "φθηνού" ομαλού εκκινητή ή soft starter.
Ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής τάσης ή ομαλός εκκινητής (soft starter) αποτελεί μια από τις πιο σύγχρονες και αξιόπιστες ηλεκτρονικές συσκευές ελέγχου κινητήρων
Σε αυτή την περίπτωση υπάρχει η εναλλακτική λύση της χρήσης "φθηνού" ομαλού εκκινητή ή soft starter.
Ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής τάσης ή ομαλός εκκινητής (soft starter) αποτελεί μια από τις πιο σύγχρονες και αξιόπιστες ηλεκτρονικές συσκευές ελέγχου κινητήρων
Είναι κατάλληλος για την ελεγχόμενη ομαλή εκκίνηση αλλά και το σταμάτημα για το φρενάρισμα και την εξοικονόμηση ενέργειας κατά την λειτουργία των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων.
περισσότερα για τα soft starter μπορείτε να δείτε εδώ
Δείτε και ένα video με τους διάφορους τρόπους εκκίνησης
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δεν επιτρέπονται νέα σχόλια.