Пуск асинхронных двигателей.

В основном используются три схемы пуска: автотрансформаторный пуск (рис.а), реакторный пуск (рис.б) и прямой пуск (рис.в).

Условия пуска обычно разделяют легкие, нормальные и тяжелые. При легких условиях требуемый момент в начале вращения двигателя составляет 10÷40% от номинального.

К нормальным условиям пуска относятся такие, при которых механизм требует пускового момента, равного 50÷75% от номинального.

К тяжелым условиям относятся такие, при которых требуемый начальный момент составляет 100% номинального и выше.

Пуск АД: можно рассмотреть два случая общий и частный.

Общий случай: М_МЕХ=f(S). Предполагая, что М и М_МЕХ не зависят ни от времени, ни от ускорения и целиком определяются скольжением S, построим статические характеристики М=φ(S) и, как разность их, зависимость ΔМ=φ(S). Разобьем ΔM(S) на ряд равных интервалов (см. рис.) по скольжению: ΔS₁=ΔS₂=…=ΔSi.

Тогда уравнение движения ΔМ=М–М_МЕХ= – TjdS/dt; будет иметь вид:

ΔMi=TjΔSi/Δti; или ΔSi=(ΔMi/Tj)Δti;

Также можно выразить и приращение скорости вращения:

Δni=K(ΔMi/Tj)Δti;

где ΔМi – среднее значение избыточного момента на данном интервале.

Время от момента пуска до конца любого i-го интервала:

Точность решения возрастает с уменьшением величины ΔS и соответственно с увеличением количества интервалов.

Частный случай: М_МЕХ=const. Аналитическое решение уравнения движения можно получить, если принять, что М_МЕХ=const в течение всего процесса разбега (или выбега); пусть при этом М определяется выражением, соответствующим упрощенной схеме замещения двигателя:

где b=MmU²f²₀/(M_НОМU²₀f²); S_КР=R/X;

Тогда избыточный момент:

 

Пуск асинхронных двигателей.

причем b_C=b/M_МЕХ.

В общем случае время разбега (или выбега) от S₁ до S₂:

или после подстановки ΔМ:

 

Пуск синхронных двигателей.

В основном используются три схемы пуска: автотрансформаторный пуск (рис.а), реакторный пуск (рис.б) и прямой пуск (рис.в).

Условия пуска обычно разделяют легкие, нормальные и тяжелые. При легких условиях требуемый момент в начале вращения двигателя составляет 10÷40% от номинального.

К нормальным условиям пуска относятся такие, при которых механизм требует пускового момента, равного 50÷75% от номинального.

К тяжелым условиям относятся такие, при которых требуемый начальный момент составляет 100% номинального и выше.

Пуск СД:

СД при пуске подключаются сначала к сети невозбужденными. Их обмотки возбуждения при этом короткозамкнуты или замкнуты на сопротивление ΔR=(5÷10)R_В, где R_В – сопротивление обмотки возбуждения. Разгоняясь как асинхронные, они достигают скорости, близкой к синхронной (подсинхронная скорость).

После этого двигателям подается возбуждение и они, приобретая свойства СД, входят в синхронизм. Т.о., процесс пуска СД можно разбить условно на два этапа (см. рис.): 1) разгон до подсинхронной скорости (s≈0,1) происходит в основном под действием среднего асинхронного момента; 2) вхождение в синхронизм под влиянием моментов, обусловленных возбуждением и зависящих от угла между осью ротора и вектором вращающегося поля статора.

На первом этапе пуска существенны начальный толчок тока статора и длительность разгона до подсинхронной скорости. Начальный толчок периодической слагающей тока статора: I≈U/Х¹¹_dΣ;

где U – напряжение сети в той точке, где оно может быть принято не зависящим от режима двигателя; Х¹¹_dΣ=Х¹¹_d+Х_СТ, причем Х_СТ – внешнее сопротивление цепи статора между точкой с напряжением U и выводами статора данного двигателя.

Длительность разгона до подсинхронной скорости можно определять так же, как и для АД. Однако при проектировании ее обычно находят графо-аналитическими методами. Более точно изменение токов статора и ротора в процессе разгона двигателя может быть получено с помощью уравнений Парка-Горева.

На втором этапе пуска на несинхронно вращающийся ротор СД кроме асинхронного момента действует синхронный момент, зависящий от угла δ и обусловленный возбуждением, а также момент сопротивления механизма.

Практически вхождение в синхронизм может произойти только после подачи возбуждения, за счет которого у двигателя будет создан дополнительный момент, меняющийся по знаку (знакопеременный). Скорость вращения двигателя под воздействием знакопеременного момента будет колебаться около средней величины с двойной частотой скольжения. Поскольку на ротор действуют и другие знакопеременные моменты, а именно момент явнополюсности:

M_ЯВН=(U²/2)[(Х_d–Х¹_d)/(Х_dХ¹_d)];

и переменная составляющая асинхронного момента, то иногда втягивание в синхронизм может произойти и без подачи возбуждения. Для этого, однако, необходимо, чтобы

 

Пуск синхронных двигателей.

втягивающий момент был больше механического: M_ЯВН>M_МЕХ, что можно получить сравнительно редко.

Характер процесса вхождения в синхронизм зависит от взаиморасположения ротора и магнитного потока статора в момент подачи возбуждения. Но положение ротора в момент подачи возбуждения обычно оказывает сравнительно малое влияние, поэтому можно не предусматривать специальных устройств для подачи возбуждения в наивыгоднейший момент.