Пуск двигателя с контактными кольцами

В процессе пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами в его роторную цепь включают пусковой реостат.

На рис. 3.11.2, а показана принципиальная схема включения асинхронного двигателя с двухступенчатым пусковым реостатом.

Характер изменения момента, развиваемого при пуске с помощью реостата, иллюстрируют механические характеристики (рис. 3.11.2, б).

Рис. 3.11.2. Схема включения асинхронного двигателя с контактными кольцами (а) и его механические характеристики при разных значениях сопротивления реостата, включенного в цепь ротора (б).

Вторая и третья характеристики — искусственные, соответствующие работе асинхронного двигателя с введенными в цепь ротора секциями реостата, имеющего сопротивления R'_u и R" первая характеристика — естественная, которую имеет двигатель при замкнутых накоротко щетках. Механические характеристики (см. рис. 3.11.2, б) построены с учетом того, что частота вращения магнитного поля и значение максимального электрического момента М_макс не зависят от активного сопротивления роторной цепи, а значение критической частоты вращения п_кр обратно пропорционально этому сопротивлению.

Как очевидно из семейства механических характеристик, начальный пусковой момент М_п асинхронного двигателя зависит от активного сопротивления фазы обмотки ротора: увеличение активного сопротивления приводит к увеличению пускового момента. Он может быть даже равен максимальному, если общее сопротивление роторной цепи будет таким, при котором критическое скольжение станет равным единице.

Дальнейшее увеличение активного сопротивления фазы обмотки ротора приводит вновь к ослаблению начального пускового момента (характеристика 4 на рис. 3.11.2, б).

Пуск двигателя происходит с момента включения обмотки статора в сеть. При этом в ротор вводят все секции пускового реостата, благодаря чему начальный пусковой момент значительно увеличивается (характеристика 3), а пусковой ток уменьшается. По мере разгона двигателя токи ротора и статора уменьшаются и часть пускового реостата R" закорачивают. Рабочая точка перемещается на новую характеристику 2, соответствующую сопротивлению R₂ + R[_r Затем закорачивают весь пусковой реостат, и рабочая точка перемещается, но естественной механической характеристике до точки, в которой электромагнитный момент двигателя станет равным моменту сопротивления (точка а на рис. 3.11.2, б).

Обычно реостат разбивают на 5—10 ступеней, которые автоматически закорачиваются по мере разгона ротора. Схема автоматического выведения пускового реостата работает в функции времени или тока ротора.

Применение двигателей с контактными кольцами обеспечивает уменьшение времени пуска. Уравнение динамического равновесия моментов на валу двигателя, как известно, имеет вид.

где М_с — момент сопротивления приводимого механизма; J — сумма моментов инерции двигателя и приводимого механизма.

Увеличение пускового момента приводит к росту ускорения dCl₂/dt, сокращая время разгона двигателя.

На рис. 3.11.3 приведены механическая характеристика п (М), графики зависимостей действующего значения тока статора / и частоты вращения п

Рис. 3.11.3. Реостатный пуск асинхронного двигателя с контактными кольцами

(Модель)

от времени t, полученные при моделировании (см. параграф 5.2) реостатного пуска асинхронного двигателя с фазным ротором без нагрузки на валу. Пуск начинается при полностью включенных в цепь фазного ротора секциях пускового реостата. После включения ТАД на сеть в первый момент, когда частота вращения ротора п равна нулю (s =1), возникает импульс тока обмотки статора, зависящий от величины сопротивления пускового реостата. При этом возникает большой пусковой момент, под действием которого частота вращения п двигателя начинает увеличиваться. Это приводит к уменьшению скольжения и тока статора. При разгоне ротора последовательно выводятся секции пускового реостата, и его сопротивление уменьшается. При этом возникают импульсы вращающего момента и тока статора и продолжает расти частота вращения п. Когда частота вращения достигнет установившегося значения, пусковой реостат выводится полностью и двигатель переходит в установившийся режим работы при холостом ходе. Значения пускового момента и пускового тока указаны под соответствующими графиками (на рис. 3.11.3 М_п = 58,69 Н м; /_п= 18,93 А). Из сравнения значений пускового момента и пускового тока при прямом пуске (см. рис. 3.11.1) и пуске с пусковым реостатом (см. рис. 3.11.3) следует, что при пуске с пусковым реостатом увеличивается пусковой момент и уменьшается пусковой ток.