Пуск в ход асинхронных двигателей с КЗ ротором и фазным ротором

Пуск АД – это совокупность механических и электромагнитных процессов, обусловленные 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.

Требования к пуску АД:

1. АД должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, чтобы ротор мог прийти во вращение и достичь номинальной частоты;

2. Пусковой ток должен быть ограничен таким значением, чтобы не произошло повреждение двигателя и нарушения нормального режима работы сети;

3. Схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стоимость пусковых устройств – малыми.

Способы пуска

Прямой пуск. Это наиболее простой способ пуска. Обмотка статора включается непосредственно в сеть на номинальное напряжение. Пусковой ток равен: . Прямой пуск возможен, когда сеть мощная и пусковой ток АД не вызывает недопустимо больших падений напряжения в сети (не более 10 ÷ 15%).

Три способа пуска при пониженном напряжении. Они применяются, если по условию допустимого падения напряжения в сети прямой пуск невозможен, и обладают одинаковым недостатком – уменьшением пускового момента (М_П≡U₁²). Поэтому эти способы реализуются, когда возможен пуск АД на холостом ходу или под неполной нагрузкой, что чаще встречается у мощных высоковольтных двигателей.

Реакторный пуск. Сначала включается В1. Напряжение подаётся на обмотку статора через трёхфазный реактор Р, поэтому обмотка статора запитана пониженным напряжением. Сопротивление реактора хР выбирается таким образом, чтобы напряжение на фазе обмотки статора было не менее 65% номинального. После достижения АД установившейся частоты вращения включается выключатель В2, который шунтирует реактор Р, в результате чего на клеммы обмотки статора подаётся полное напряжение сети, равное номинальному напряжению обмотки статора.

Пусковой ток при реакторном пуске равен и уменьшился по сравнению с пусковым током при прямом пуске в раз.

Во столько же раз уменьшатся напряжение на клеммах обмотки статора в начальный момент пуска.

Начальный пусковой момент при реакторном пуске М_ПР уменьшается по сравнению с начальным пусковым моментом при прямом пуске М_П в раз.

В приведённых соотношениях не учитывается изменение величины х_К при пуске. При необходимости это не трудно сделать.

Автотрансформаторный пуск. Сначала включается В1 и В2 и на обмотку статора АД через автотрансформатор АТ подаётся пониженное до (0,55 ÷ 0,73)·U1H напряжение. После достижения АД установившейся частоты вращения выключатель В2 отключается и на обмотку статора подаётся напряжение через часть обмотки АТ, который в этом случае работает как реактор. Затем включается В3, и на клеммы обмотки статора подаётся полное напряжение сети, равное номинальному напряжению обмотки статора. Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение АД в kАТ раз (kАТ – коэффициент трансформации автотрансформатора),

то пусковой ток АД и ток на низкой стороне автотрансформатора уменьшается также в k_АТ раз. Пусковой момент М_П, пропорционален квадрату напряжения на клеммах обмотки статора АД, уменьшится в k²_АТ раз.

Пусковой ток на высокой стороне автотрансформатора и ток сети уменьшатся в k²_АТ раз.

Таким образом, при автотрансформаторном пуске пусковой момент АД и пусковой ток в сети уменьшатся в одинаковое число раз. При реакторном пуске пусковой ток АД является также пусковым током в сети, а пусковой момент М_П уменьшается быстрее пускового тока. Поэтому, при одинаковых значениях пускового тока в сети при автотрансформаторном пуске пусковой момент будет больше.

Несмотря на это преимущество автотрансформаторного пуска перед реакторным, достигнутое ценой значительного усложнения и удорожания пусковой аппаратуры, этот пуск применяется реже реакторного в том случае, когда реакторный пуск не обеспечивает необходимого пускового момента.

Пуск переключением «звезда-треугольник». Этот способ пуска ранее широко применялся при пуске низковольтных АД, но в связи с увеличением мощности сетей потерял своё прежнее значение, используется сравнительно редко. Для его применения необходимо, чтобы были выведены все шесть клемм обмотки статора, линейное напряжение сети равно номинальному напряжению обмотки статора. В первый момент пуска обмотка статора соединена в «звезду», а при достижении устойчивой частоты вращения схема соединения обмотки изменяется переключателем П на «треугольник».

 

При таком способе пуска на фазы обмотки статора подаётся напряжение, уменьшенное в раз по сравнению с номинальным, пусковой момент уменьшается в 3 раза, пусковой ток в фазах уменьшается в раз, а пусковой ток в сети в 3 раза. Таким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотрансформаторному пуску при , однако при пусковых переключениях возникают коммутационные перенапряжения в обмотке статора АД.

Пуск Ад с фазным ротором. В цепь обмотки ротора включается пусковой реостат, который имеет обычно несколько ступеней и рассчитывается на кратковременное протекание тока, рис. 1. Начальный пусковой момент может быть увеличен до максимального момента двигателя МП=Мmax при определенном сопротивлении пускового реостата RП= RП(m), рис.2. Величину сопротивления пускового реостата RП(m) можно определить приравняв критическое скольжение единице, т.е. .

Приведённое активное сопротивление фазы пускового реостата .

Действительное сопротивление пускового реостата .

Обычно выбирают . По мере увеличения частоты вращения ротора сопротивление пускового реостата уменьшают, переходя с одной его ступени на другую. Ступени пускового реостата рассчитываются так, чтобы при переключениях вращающий момент изменялся в выбранных пределах от М_П.max до М_П.min.