Асинхронный двигатель с фазным ротором пусковые характеристики

Пуск асинхронного двигателя

Пусковые свойства двигателей.

При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения п = 0 до п . Скольжение при этом меняется от s_п = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (М_вр>М_с) и пусковой ток I_п должен быть по возможности небольшим.

В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно.

Прямой пуск.

Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. Схема прямого пуска приведена на рис. 3.22. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора

, (3.37)

максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент. В серийных двигателях при прямом пуске кратность пускового тока k_I = I_П / I_1НОМ = ( 5,…,7), причем большее значение относится к двигателям большей мощности.

Значение пускового момента находится из (3.23) при s = 1:

,(3.38)

Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента М_П/ М_НОМ = (1.0,…,1.8).

Приведенные данные показывают, что при прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжение, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться.

С другой стороны, из-за небольшого пускового момента при пуске под нагрузкой двигатель может не преодолеть момент сопротивления на валу и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

Пуск двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.

Улучшение пусковых свойств асинхронных двигателей достигается использованием эффекта вытеснения тока в роторе за счет специальной конструкции беличьей клетки. Эффект вытеснения тока состоит в следующем: потокосцепление и индуктивное сопротивление X₂ проводников в пазу ротора тем выше, чем ближе ко дну паза они расположены (рис.3.23). Также X₂ прямо пропорционально частоте тока ротора.

Следовательно, при пуске двигателя, когда s=1 и f₂ = f₁ = 50 Гц , индуктивное сопротивление X₂ = max и под влиянием этого ток вытесняется в наружный слой паза. Плотность тока j по координате h распределяется по кривой, показанной на рис.3.24. В результате ток в основном проходит по наружному сечению проводника, т.е. по значительно меньшему сечению стержня, и, следовательно, активное сопротивление обмотки ротора R₂ намного больше, чем при нормальной работе. За счет этого уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент М_П (см. (3.37), (3.38) ).

По мере разгона двигателя скольжение и частота тока ротора падает и к концу пуска достигает 1 – 4 Гц. При такой частоте индуктивное сопротивление мало и ток распределяется равномерно по всему сечению проводника. При сильно выраженном эффекте вытеснения тока становится возможным прямой пуск при меньших бросках тока и больших пусковых моментах.

К двигателям с улучшенными пусковыми свойствами относятся двигатели, имеющие роторы с глубоким пазом, с двойной беличьей клеткой и некоторые другие.

Двигатели с глубокими пазами.

Как показано на рис.3.25, паз ротора выполнен в виде узкой щели, глубина которой примерно в 10 раз больше, чем ее ширина. В эти пазы-щели укладывается обмотка в виде узких медных полос. Распределение магнитного потока показывает, что индуктивность и индуктивное сопротивление в нижней части проводника значительно больше, чем в верхней части.

Поэтому при пуске ток вытесняется в верхнюю часть стержня и активное сопротивление значительно увеличивается. По мере разгона двигателя скольжение уменьшается, и плотность тока по сечению становится почти одинаковой.

В целях увеличения эффекта вытеснения тока глубокие пазы выполняются не только в виде щели, но и трапецеидальной формы. В этом случае глубина паза несколько меньше, чем при прямоугольной форме.

Двигатели с двойной клеткой.

В таких двигателях обмотки ротора выполняются в виде двух клеток (рис.3.26): во внешних пазах 1 размещается обмотка из латунных проводников, во внутренних 2 – обмотка из медных проводников.

Таким образом, внешняя обмотка имеет большее активное сопротивление, чем внутренняя. При пуске внешняя обмотка сцепляется с очень слабым магнитным потоком, а внутренняя – сравнительно сильным полем. В результате ток вытесняется во внешнюю клетку, а во внутренней тока почти нет.

По мере разгона двигателя ток из внешней клетки переходит во внутреннюю и при s =s_НОМ протекает в основном по внутренней клетке. Ток во внешней клетке при этом сравнительно небольшой.

Результирующий пусковой момент, складывающийся из моментов от двух клеток, значительно больше, чем у двигателей нормальной конструкции, и несколько больше, чем у двигателей с глубоким пазом. Однако следует иметь в виду, что стоимость двигателей с двойной клеткой ротора выше.

Пуск переключением обмотки статора.

Если при нормальной работе двигателя фазы статора соединены в треугольник, то, как показано на рис.3.27, при пуске первоначально они соединяются в звезду.

Для этого сначала включается выключатель Q, а затем переключатель S ставится в нижнее положение Пуск. В таком положении концы фаз Х, Y, Z соединены между собой, т.е. фазы соединены звездой. При этом напряжение на фазе в √3 раз меньше линейного.

В результате линейный ток при пуске в 3 раза меньше, чем при соединении треугольником. При разгоне ротора в конце пуска переключатель S переводится в верхнее положение и, как видно из рис. 3.27, фазы статора пересоединяются в треугольник.

Недостатком этого способа является то, что пусковой момент также уменьшается в 3 раза, так как момент пропорционален квадрату фазного напряжения, которое в √3 раз меньше при соединении фаз звездой. Поэтому такой способ применим при небольшом нагрузочном моменте и только для двигателей, нормально работающих при соединении обмоток статора в треугольник.

Пуск при включении добавочных резисторов в цепь статора.(рис. 3.28)

Перед пуском выключатель (пускатель) находится в разомкнутом состоянии и замыкается выключатель Q₁.

При этом в цепь статора включены добавочные резисторы R_ДОБ. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U_1n = U_1НОМ – I_nR_ДОБ. После разгона двигателя замыкается выключатель Q₂ и обмотка статора включается на номинальное напряжение U_1НОМ. Подбором R_ДОБ можно ограничить пусковой ток до допустимого.

Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U 2 _1П, будет меньше и составляет (U_1П / U_1НОМ) 2 номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении R_ДОБ (R_ДОБI 2 _1n). Можно вместо резисторов R_ДОБ включить катушки с индуктивным сопротивлением Х_ДОБ, близким к R_ДОБ.

Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.

Автотрансформаторный пуск.

Кроме указанных способов можно применить так называемый автотрансформаторный пуск.

Соответствующая схема показана на рис.3.29.

Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U_1П. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U_1ном.

Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в n раз меньше, т.е. ток при пуске в сети будет в n 2 раз меньше, чем при непосредственном пуске.

Этот способ, хотя и лучше рассмотренных в п.3.14.7, но значительно дороже.

Пуск двигателя с фазным ротором.

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора, как это показано на рис.3.30.

Начала фаз обмоток ротора присоединяются к контактным кольцам и через щетки подключаются к пусковому реостату с сопротивлением Rp.

Приведенное к обмотке статора сопротивление пускового реостата Rp рассчитывается так, чтобы пусковой момент был максимальный, т.е. равен критическому. Так как при пуске скольжение s_П = 1, то s_П = 1 = s_К , равенство М_П = М _Пmaх = М_К будет обеспечено. Тогда

.

Пуск двигателя происходит по кривой, показанной на рис.3.31. В момент пуска рабочая точка на механической характеристике находится в положении а, а при разгоне двигателя она перемещается по кривой 1, соответствующей полностью включенному реостату.

При моменте, соответствующем точке е , включается первая ступень реостата и момент скачком увеличивается до точки b – рабочая точка двигателя переходит на кривую 2; в момент времени, соответствующей точке d, выключается вторая ступень реостата, рабочая точка скачком переходит в точку с и двигатель выходит на естественную характеристику 3 и затем в точку f. Реостат закорачивается, обмотка ротора замыкается накоротко, а щетки отводятся от колец.

Таким образом, фазный ротор позволяет пускать в ход асинхронные двигатели большой мощности при ограниченном пусковом токе. Однако этот способ пуска связан со значительными потерями в пусковом реостате.

Кроме того, двигатель с фазным ротором дороже двигателя с короткозамкнутым ротором. Поэтому двигатель с фазным ротором применяется лишь при больших мощностях и высоких требованиях к приводу.

§15.1. Пуск двигателей с фазным ротором

Пусковые свойства двигателей. Пуск асин­хронного двигателясопровождается переходным процессом, обусловленным переходом ротора и ме­ханически связанных с ним частей исполнительного механизма из состояния покоя в состояние равно­мерного вращения, когда вращающий момент двига­теля уравновешивается суммой противодействую­щих моментов, действующих на ротор двигателя.

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока I_пили его кратностьюI_п/I_номи значением пускового момента М_пили его кратностью М_п/М_ном. Двигатель, обла­дающий хорошими пусковыми свойствами, развива­ет значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном дви­гателе сопряжено с определенными трудностями, а иногда оказывается невозможным.

В начальный момент пуска скольжение s= 1, по­этому, пренебрегая током х.х., пусковой ток можно определить из (12.25), подставивs= 1:

I_п = U₁/.(15.1)

Пусковой момент по (13.19)

M_п =

Из (15.1) и (13.19) следует, что улучшить пуско­вые свойства двигателя можно увеличением актив­ного сопротивления цепи ротора r₂‘, так как в этом случае уменьшение пускового тока сопровождается увеличением пускового момента. В то же время на­пряжениеU₁по-разному влияет на пусковые пара­метры двигателя: с уменьшениемU₁пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно уменьшается пусковой момент. Целесообразность применения того или иного способа улучшения пусковых свойств двигателя определяется конкретными условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые предъявляются к его пусковым свойствам.

Помимо пусковых значений тока I_пи момента М_ппусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стои­мость и надежность пусковой ап­паратуры и потерь энергии в ней). Пуск двигателей с фазным ротором. Наличие контактных колец у двигателей с фазным ро­тором позволяет подключить к обмотке ротора пусковой реостат (ПР). При этом активное сопро­тивление цепи ротора увеличива­ется до значенияR₂=r₂‘ +r_д‘, гдеr_д‘ — электрическое сопротивление пускового реостата,

Рис. 15.1. Зависимость пускового момента от

активного сопротив­ления цепи ротора

приве­денное к обмотке статора. Влияние возросшего значения активно­го сопротивления на пусковой момент двигателя М_пследует из (13.19). Это влияние графически показано на рис. 15.1, из которого видно, что если при отсутствии ПР, т. е. при активном сопротив­лении цепи ротораR₂=r₂, пусковой момент М_п= М_по, то при введении в цепь ротора добавочного активного сопротивления r_доб, когдаR / ₂=r₂‘ +r_доб‘ , пусковой момент возрастает и приR // ₂=r₂‘ +r_доб‘ = х₁+ х’₂достигает наибольшего значения М_п.наиб. ПриR / ₂> х₁+ х’₂пусковой момент уменьшается.

При выборе сопротивления пускового реостата r_добисходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при значи­тельном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пускового реостата r_до6выбирают таким, чтобы обеспечить наибольший пус­ковой момент (см. график приr / _2Шна рис. 13.6); если же двигатель включают при небольшом нагрузочном моменте на валу, когда пусковой момент не имеет решающего значения для пуска, оказы­вается целесообразным сопротивление ПР r_добвыбирать несколько больше значения, соответствующего наибольшему пусковому мо­менту, т. е. чтобыR / ₂> x₁+ х’₂. В этом случае пусковой момент оказывается несколько меньшим наибольшего значения М_п.mах, но зато пусковой ток значительно уменьшается (см. график приr’_2IV на рис. 13.6).

На рис. 15.2, а показана схема включения ПР в цепь фазного ро­тора. В процессе пуска двигателя ступени ПР переключают таким образом, чтобы ток ротора оставался приблизительно неизменным, а среднее значение пускового момента было близко к наибольшему. На рис. 15.2, б представлен график изменения пускового мо­мента асинхронного двигателя при четырех ступенях пускового реостата. Так, в начальный момент пуска (первая ступень реоста­та) пусковой момент равен М_п.maх. По мере разгона двигателя его момент уменьшается по кривой 1. Как только значение момента уменьшится до значения М_п.min рычаг реостата переводят на вторую ступень и сопротивление реостата

Рис. 15.2. Схема включения пускового реостата (а) и построение графика пускового момента (б) асинхронного двигателя с фазным ротором

уменьшается. Теперь зави­симость М = f(s) выражается кривой 2 и пусковой момент двигате­ля вновь достигает М_п.mах. Затем ПР переключают на третью и на четвертую ступени (кривые 3 и 4). После того как электромагнит­ный момент двигателя уменьшится до значения, равного значению противодействующего момента на валу двигателя, частота враще­ния ротора достигнет установившегося значения и процесс пуска двигателя будет закончен. Таким образом, в течение всего процесса пуска значение пускового момента остается приблизительно постоянным, равным М_п.ср. Следует иметь в виду, что при слишком быстром переключении ступеней реостата пусковой ток может достигнуть недопустимо больших значений.

Пусковые реостаты состоят из кожуха, рычага с переключаю­щим устройством и сопротивлений, выполненных из металличе­ской проволоки или ленты, намотанной в виде спирали, или же из чугунного литья. Пусковые реостаты рассчитаны на кратковре­менное протекание тока, а поэтому рычаг пускового реостата нельзя долго задерживать на промежуточных ступенях, так как сопротивления реостата могут перегореть. По окончании процесса пуска, когда рычаг реостата находится на последней ступени, обмотка ротора замкнута накоротко.

В заключение отметим, что в асинхронных двигателях с фаз­ным ротором обеспечивается наиболее благоприятное соотноше­ние между пусковым моментом и пусковым током: большой пусковой момент при небольшом пусковом токе (в 2—3 раза больше номинального). Недостатками пусковых свойств двигателей с фазным ротором являются некоторая сложность, продолжительность и неэкономичность пусковой операции. Последнее вызыва­ется необходимостью применения в схеме двигателя пускового реостата и непроизводительным расходом электроэнергии при его нагреве.

17 Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового реостата

Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового рео­стата.

Двигатели с фазным ротором применяются значительно реже двигателей с короткозамкнутым ротором. Они используются в сле­дующих случаях:

1) когда двигатели с короткозамкнутым ротором неприемлемы по условиям регулирования их скорости вращения;

2) когда статический момент сопротивления на валу при пуске М_ст велик и поэтому асинхронный двигатель с коротко­замкнутым ротором с пуском при пониженном напряжении непри­емлем, а прямой пуск такого двигателя недопустим по условиям воздействия больших пусковых токов на сеть;

3) когда приводимые в движение массы настолько велики, что выделяемая во вторичной цепи двигателя тепловая энергия вызывает недопустимый нагрев обмотки ротора в виде беличьей клетки.

Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора. Применяются прово­лочные, с литыми чугунными элементами, а также жидкостные реостаты. По условиям нагрева реостаты рассчитываются на кратко­временную работу. Сопротивления металлических- реостатов для охлаждения обычно помещают в бак с трансформаторным маслом. Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически (в автоматизированных установках) с помощью контакторов или контрол­лера с электрическим при­водом. Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом (например, водный раствор соды или поваренной соли), в кото­рый опущены электроды.

Рекомендуемые файлы

Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов.

Рассмотрим пуск двигателя с фазным ротором с помощью сту­пенчатого металлического реостата, управляемого кон­такторами К.

Перед пуском щетки должны быть опущены на контактные коль­ца ротора, а все ступени реостата включены. Далее в процессе пуска поочередно включаются контакторы КЗ, К.2, К1. Характеристики вращающего момента двигателя М = f (s) и вторичного тока I₂= f (s) при работе на разных ступенях реостата изображены на рис.

Предположим, что сопротивления ступеней пуско­вого реостата и интервалы времени переключения ступеней подо­браны так, что момент двигателя М при пуске меняется в пределах от некоторого М_макс до некоторого М_мин и при включении в сеть (кривая 3 на рис.а). В начале пуска двигатель работает по характеристике 3, ротор приходит во вра­щение, скольжение s начинает уменьшаться, и при s=s₃, когда М=M_мин, производится переключение реостата на вторую ступень. При этом двигатель будет работать по характеристике 2, и при даль­нейшем разбеге двигателя скольжение уменьшится от s=s₃,, до s=s₂, а момент — от значения М = М_макс до М = М_мин. Затем производится переключение на первую ступень и т. д. После выключения последней

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта — 4 Целочисленное программирование.

ступени реостата двигатель переходит на ра­боту по естественной характеристике и достигает установив­шейся скорости вращения.

При наличии у двигателя короткозамыкающего механизма после окончания пуска щетки с помощью этого механизма поднимаются с контактных колец и кольца замыкаются накоротко, а реостат возвращается в пусковое положение. Тем самым пусковая аппа­ратура приводится в готовность к следующему пуску. Необходимо отметить, что дистанционное управление короткозамыкающим ме­ханизмом контактных колец сложно осуществить; это затрудняет автоматическое управление двигателем. Поэтому в последнее время фазные асинхронные двигатели строятся без таких механизмов. При этом щетки постоянно налегают на контактные кольца, что несколько увеличивает потери двигателя и износ щеток. Количество ступеней пускового реостата с целью упрощения схемы пуска и уде­шевления аппаратуры в автоматизированных установках выбирается небольшим (обычно 2—3 ступени).

Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостат­ном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения мо­ментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов.

(1) Тема 3. Пуск трехфазных асинхронних двигателей с короткозамкнутым и фазным роторами.

Виктор Мережковский 4 лет назад Просмотров:

1 Тема 3. Пуск трехфазных асинхронних двигателей с короткозамкнутым и фазным роторами. План 1. Пусковые свойства и пусковой ток асинхронных двигателей. 2. Пуск двигателей с фазным ротором: схема пуска, выбор активного сопротивления в цепи ротора во время пуска в зависимости от нагрузки на валу двигателя. 3. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, схема пуска. 1.Пусковые свойства и пусковой ток асинхронных двигателей. Пусковые свойства асинхронного двигателя оцениваются его пусковыми характеристиками: а) величиной пускового тока Iп или его кратностью Iп / I1н ; б) величиной пускового момента Мп или его кратностью Мп/Мн ; в) продолжительностью и плавностью пуска двигателя в ход; г) экономичностью пусковой операции (стоимость и надежность пусковой аппаратуры). В начальный момент пуска скольжение s=1, поэтому, пренебрегая током холостого хода, величину пускового тока Iп можно определить из формулы (20.24), подставив в нее значение s=1 Из выражения (1), а также выражения пускового момента (21.12) следует, что улучшить пусковые свойства двигателя можно путем увеличения активного сопротивления цепи ротора r 2, так как в этом случае уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. В то же время напряжение U1 по-разному влияет на пусковые характеристики: с уменьшением U1 пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно это вызывает уменьшение пускового момента. Возможность применения того или иного способа улучшения пусковых характеристик определяется условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые к нему предъявляются. 2.Пуск двигателей с фазным ротором: схема пуска, выбор активного сопротивления в цепи ротора во время пуска в зависимости от нагрузки на валу двигателя. В двигателях с контактными кольцами возможно включение в цепь ротора пускового реостата rд, увеличив тем самым активное сопротивление цепи ротора. При этом удается не только снизить величину пускового тока (23.1), но и увеличить (1)

2 Рисунок — 1 Зависимость пускового момента от активного сопротивления в цепи ротора пусковой момент двигателя. Подставив в формулу пускового момента (21.12) вместо r`2 общее активное сопротивление цепи ротора R`2= r`2 + r`д и задаваясь разными значениями r`д, получим зависимость пускового момента от активного сопротивления цепи ротора Mп = f (r`2+r`) (рис. 23.1). Наибольший пусковой момент двигателя соответствует ативному сопротивлению цепи ротора r`2+r`д = x1+x2. При выборе пускового сопротивления r`д должна быть такой, чтобы обеспечить наибольшую величину пускового момента. Так, при значительном нагрузочном моменте величина r`д должна быть такой, чтобы обеспечить наибольшую величину пускового момента. При малых нагрузочных моментах, когда величина пускового момента не имеет решающего значения для пуска, оказывается целесообразным величину сопротивления r`д выбирать несколько больше той, которая соответствует наибольшему пусковому моменту. В этом случае пусковой момент становится несколько меньше наибольшего, но зато величина пускового тока значительно уменьшается. На рис. 23.2а, показана схема включения пускового реостата ПР в цепь двигателя с контактными кольцами. Ступени пускового реостата переключаются таким образом, чтобы ток ротора в процессе пуска двигателя в ход оставался приблизительно неизменным, а среднее значение пускового момента было близко к наибольшему.

3 Рисунок 2 — Схема включения пускового реостата (а) и построение графика пускового момента (б) асинхронного двигателя с контактными кольцами. На (рис.2б), представлен график изменения пускового момента двигателя при четырех ступенях пускового реостата. Так, в начальный момент пуска (первая ступень) пусковой момент Мп равен ОА. По мере разгона двигателя его момент уменьшается по кривой 1. Как только величина момента станет равной Мп-мин. рычаг реостата передвигают на вторую ступень, соответствующую меньшему сопротивлению реостата. В этом случае зависимость М=f (s) выражается кривой 2, и пусковой момент двигателя увеличивается до значения Мп-мах. Так же переключают рычаг реостата на третью, а затем и на четвертую ступень, при которой процесс пуска заканчивается, и вращающий момент достигает значения, равного противодействующему моменту Мст. Таким образом, в течение всего процесса пуска величина пускового момента остается приблизительно неизменной, равной среднему значению Мп.ср. При этом пусковой ток имеет сравнительно небольшое значение, превышая номинальный ток двигателя лишь в полтора-два раза.

4 Пусковые реостаты изготавливаются из металлической проволоки или ленты, намотанных в виде спирали, или же из чугунного листья. Они могут иметь воздушное или масляное охлаждение. В последних спирали помещены в бак, наполненных маслом. Следует иметь в виду, что пусковые реостаты рассчитаны на кратковременное протекание тока, а поэтому рычаг реостата нельзя долго задерживать на промежуточных ступенях, так как сопротивления реостата могут перегореть. После того как процесс пуска окончен и сопротивления реостата отключены, двигатель работает с короткозамкнутой обмоткой ротора. 3. Пуск в ход двигателя с короткозамкнутым ротором Пуск непосредственным включением в сеть (рис. 23.4). Этот способ пуска отличается от других своей простотой. Однако в момент подключения двигателя к сети в цепи статора возникает большой пусковой ток, в пять-семь раз превышающий номинальный ток двигателя. При малой инерционности исполнительного механизма скорость двигателя очень быстро возрастает до установленного значения, и ток спадает, достигая величины, соответствующей нагрузке двигателя. В этих условиях большой пусковой ток не представляет опасности для двигателя, поскольку он быстро спадает и не может вызвать перегрева обмоток машин. Но значительный бросок тока в цепи двигателя влияет на питающую сеть и при недостаточной мощности последней это влияние может выразиться в заметных колебаниях напряжения сети. Однако при современных мощных энергетических системах и сетях двигатели с короткозамкнутым ротором, как правило, запускаются непосредственным включением в сеть на полное напряжение. При необходимости уменьшения пускового тока применяют какой-либо из способов пуска при пониженном напряжении. Пуск в ход при пониженном напряжении. В соответствии с выражением (23.1) пусковой ток двигателя пропорционален напряжению U1, поэтому уменьшением пускового тока. Имеется несколько способов понижения напряжения U1 в момент пуска. Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмотки статора треугольником, т.е. у которых фазное напряжение

5 равно напряжению сети, может быть применен пуск в ход переключением обмоток статора со звезды на треугольник (рис. 23.5,а). В момент подключения двигателя к сети переключатель устанавливают в положение звезда, при котором обмотка статора оказывается соединенной звездой. В этом случае фазное напряжение на статоре понижается в 3 раз. Во столько же уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении треугольником он больше фазного в 3 раз. Следовательно, применение способа пуска в ход переключением статора обмотки со звезды на треугольник дает уменьшение пускового (линейного) тока в три раза по сравнению с пусковым током при непосредственном подключении двигателя к сети. После того как ротор двигателя разгонится до скорости, близкой к номинальной, переключатель быстро переводят в положение треугольник. Возникший при этом бросок тока обычно невелик и не влияет на работу сети. Однако описанный способ пуска имеет серьезный недостаток. Дело в том, что уменьшение фазного напряжения в 3 раз при пуске влечет за собой уменьшение пускового момента ограничивается применением этого способа пуска для двигателей, включаемых под нагрузкой на валу. Снижение напряжения U1 при запуске в ход асинхронного двигателя может быть достигнуто также с помощью реакторов или автотрансформаторов. Схема пуска асинхронного двигателя посредством реакторов (реактивных сопротивлений) представлена на рис. 23.5б. Порядок включения следующий. При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 1. Ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, в которых происходит падение напряжения j I1Xp (здесь Хр индуктивное сопротивление реактора). В результате на выводы статора обмотки двигателя подводится пониженное напряжение U1 = U1 ji1xр. После того как ротор двигателя разгонится и пусковой ток спадет, включают рубильник 2, и двигатель оказывается под полным напряжением сети U1н. Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U1/U1н раз сопровождается уменьшением начального

6 пускового момента Мп двигателя в (U`1/U1н)² раз. Необходимое сопротивление реактора определяется по формуле н (23.2) где U1н номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки; Кр = Iп /Iп отношение пускового тока статора In при пуске двигателя через реактор к пусковому току двигателя Iп при пуске непосредственным включением в сеть; обычно Кр = 0,65. При автотрансформаторном пуске (рис. 23.5, в) вначале замыкают рубильник 1, соединяющий звездой обмотки автотрансформатора. Затем замыкают рубильник 2, и двигатель оказывается включенным на положенное напряжение U1. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в Ка раз, где Ка коэффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока, измеренного на выходе автотрансформатора, то он уменьшается в раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток в Ка раз меньше вторичного, а поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет Ка Ка = раз. Так, например, если кратность пускового тока двигателя при его непосредственном включении в сеть равна, а напряжение сети 380 в, то при автотрансформаторном пуске с понижением напряжения до 220 в кратность пускового тока составит После того как ротор двигателя придет во вращение, рубильник 1 размыкают, и автотрансформатор превращается в реактивную катушку. При этом напряжение на выходах статорной обмотки несколько повышается. Включением рубильника 3 на зажимы двигателя подается полное напряжение сети U1н. Таким образом, автотрансформаторный пуск происходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводят напряжение, равное 50-70% от номинального; на второй ступени, где трансформатор служит реактором, напряжения составляет 70-80% от номинального. Так как применение автотрансформатора дает уменьшение пускового тока в раз то мощность, на которую должен быть рассчитан пусковой автотрансформатор, где U1н номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;

7 Iп пусковой ток двигателя при пуске непосредственным включением в сеть. Автотрансформаторный способ пуска, как и другие способы пуска асинхронных двигателей, основанные на уменьшении подводимого напряжения, сопровождается уменьшением пускового момента, так как величина последнего прямо пропорциональна квадрату напряжения. С точки зрения пусковых токов и пусковых моментом, автотрансформаторный способ пуска выгоднее реакторного, так как при одинаковом уменьшении напряжения пусковой ток при реакторном способе пуска уменьшается в раз, а при автотрансформаторном способе пуска в раз. Но сложность пусковой операции и высокая стоимость аппаратуры несколько ограничивают применение автотрансформаторного способа пуска асинхронных двигателей. Контрольные вопросы 1. Каким образом осуществляется пуск двигателей с короткозамкнутым ротором. Достоинства и недостатки этого способа. 2. Каким образом осуществляется пуск двигателей с фазным ротором. Достоинства и недостатки этого способа. Литература Кацман М.М. Электрические машины и трансформаторы — М.: Высшая школа, 1971 с

Тема 9.2. Характеристики, пуск и реверс асинхронных двигателей. Однофазные асинхронные двигатели.

Тема 9.. Характеристики, пуск и реверс асинхронных двигателей. Однофазные асинхронные двигатели. Вопросы темы.. Асинхронный двигатель с фазным ротором.. Рабочие характеристики асинхронного двигателя. 3.