Пуск
асинхронных
двигателей
При пуске двигателя по возможности должны удовлетворяться. основные требования: процесс пуска должен быть простым и осуществляться без сложных пусковых устройств, пусковой момент — большим, а пусковые токи — по возможности малыми. Иногда к этим требованиям добавляют и другие, обусловленные особенностями конкретных приводов, в которых используют двигатели: необходимость плавного пуска, максимального пускового момента и др.
Практически используют следующие способы пуска: непосредственное подключение обмотки статора к сети (прямой пуск), понижение напряжения, подводимого к обмотке статора при пуске, и реостатный пуск.
5.1. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
Прямой пуск. Этот способ применяют для пуска асинхронных двигателей малой и средней мощности. Эти двигатели обычно про-ектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые токи не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины.
В асинхронных двигателях отношение L/R сравнительно мало (особенно в малых двигателях), поэтому переходный процесс в момент включения характеризуется весьма быстрым затуханием свободного тока. Это позволяет пренебречь свободным током и принимать во внимание только установившееся значение тока переходного процесса.
Двигатели обычно пускаются с помощью электромагнитного выключателя K-магнитного пускателя (рис. 5.1,а) и разгоняются автоматически по естественной механической характеристике (рис. 5.1,6) от точки П, соответствующей начальному моменту пуска, до точки Р (пересечения механических характеристик 1 электродвигателя и приводимого им механизма 2), соответствующей условию М = Мст. Ускорение при разгоне
т. е. оно определяется разностью абсцисс кривых М и МСТ и результирующим моментом инерции J вращающихся масс двигателя и приведенного к его валу механизма, который приводится во вращение. Если в начальный момент пуска М<МСТ двигатель разогнаться не сможет.
Недостатком данного способа пуска, кроме сравнительно небольшого пускового момента, является также большой бросок пускового тока, в пять — семь раз превышающий номинальное значение тока. При электрических сетях сравнительно небольшой мощности это может вызвать значительное понижение напряжения, нежелательное для других потребителей.
Несмотря на указанные недостатки, пуск двигателя путем непосредственного подключения обмотки статора к сети широко применяют благодаря простоте и хорошим техникоэкономическим свойствам двигателя с короткозамкнутым ротором: низкой стоимости и высоким энергетическим показателям.
Пуск при пониженном напряжнии. Такой пуск применяется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недоста-точно мощных электрических сетях. Понижение напряжения осуществляется следующими способами:
переключением обмотки статора при пуске с рабочей схемы Д на пусковую схему Y. Это можно осуществить с помощью трехполюсноключателя П (рис. 5.2, а) или контактора. При включении обмотки статора по схеме Y напряжение, подаваемое на фазы этой обмотки, уменьшается в 1.7 раз, что обусловливает уменьшение фазных токов в 1.7 раз и линейных токов в три раза. По окончании процесса пуска и разгона двигателя до номинальной частоты вращения обмотку статора переключают обратно на схему A;
включением в цепь обмотки статора на период пуска добавочных активных (резисторов) или реактивных (реакторов) сопротивлений (рис. 5.2,6). При этом на указанных сопротивлениях создаются некоторые падения напряжения dUд, пропорциональные пусковому току, вследствие чего к обмотке статора будет приложено пониженное напряжение. По мере разгона двигателя снижается ЭДС Е2S , индуцированная в обмотке ротора, следовательно, и пусковой ток. В результате этого уменьшается падение напряжения dUдна указанных сопротивлениях и возрастает приложенное к двигателю напряжение. Таким образом, при рассматриваемом способе пуска напряжение, приложенное к двигателю, автоматически растет по мере разгона ротора. После окончания разгона добавочные резисторы или реакторы замыкаются накоротко контактором К1;
подключением двигателя к сети через понижающий автотрансформатор АТр (рис.5.2, в). Последний может иметь несколько ступеней, которые в процессе пуска двигателя переключаются соответствующей аппаратурой.
Недостатком указанных способов является значительное уменьшение пускового и максимального моментов двигателя, пропорциональных квадрату приложенного напряжения. Поэтому их можно использовать только при пуске двигателей без нагрузки.
На рис. 5.3 в качестве примера приведены механические характеристики двигателя при нормальном и пониженном напряжении, т. е. при соединении обмотки статора по схемам Y и А (кривые МY и МА соответственно). При соединении по схеме Y максимальный и пусковой моменты уменьшаются в 3 раза, вследствие чего двигатель не в состоянии осуществить пуск механизма с номинальным нагрузочным моментом МH .