Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей (АД)

Требования к пуску АД:

• 1. АД должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, чтобы ротор мог прийти во вращение и достичь номинальной частоты вращения.
• 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 АД с короткозамкнутым ротором

Рис. 2.14

Прямой пуск. Это наиболее простой способ пуска. Обмотка статора включается непосредственно в сеть на номинальное напряжение (рис. 2.14). 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

Поэтому эти способы реализуются, когда возможен пуск АД на холостом ходу или под неполной нагрузкой, что чаще встречается у мощных высоковольтных двигателей.

Реакторный пуск (рис. 2.15). Сначала включается В1. Напряжение подается на обмотку статора через трехфазный реактор Р, поэтому обмотка статора запитана пониженным напряжением.

Сопротивление реактора х_р выбирается таким образом, чтобы напряжение на фазе обмотки статора было нс менее 65 % номинального.

После достижения АД установившейся частоты вращения включением В2 шунтируется реактор Р₉ в результате чего на клеммы обмотки статора подается полное напряжение сети, равное номинальному напряжению обмотки статора.

Рис. 2.15

Пусковой ток при реакторном пуске равен.

он уменьшился по сравнению с пусковым током при прямом пуске в раз.

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

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

В приведенных соотношениях нс учитывается изменение величины л;_к при пуске. При необходимости это нетрудно сделать.

Автотрансформаторный пуск (рис. 2.16). Сначала включаются В2, В1 и на обмотку статора АД через автотрансформатор АТ подается напряжение, пониженное до (0,55…0,77)?/_ш .

Рис. 2.16

После достижения АД установившейся частоты вращения выключают В2, и на обмотку статора подается напряжение через часть обмотки АТ, который в этом случае работает как реактор. Затем включается ВЗ, и на клеммы обмотки статора подастся полное напряжение сети, равное номинальному напряжению обмотки статора.

Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение АД в к_лт раз (к_АТ — коэффициент трансформации автотрансформатора), то пусковой ток АД и ток на низкой стороне автотрансформатора уменьшатся также в к_АТ раз. Пусковой момент Л/_п, пропорциональный квадрату напряжения на клеммах обмотки статора АД, уменьшится в к_т раз.

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

Таким образом, при автотрансформаторном пуске пусковой момент АД и пусковой ток в сети уменьшаются 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 — только в случае, когда реакторный пуск нс обеспечивает необходимого пускового момента.

Пуск переключением «звезда-треугольник» (рис. 2.17).

Этот способ пуска ранее широко применялся при пуске низковольтных АД, но в связи с увеличением мощности сетей потерял свое прежнее значение и используется сравнительно редко.

Для его применения необходимо, чтобы были выведены все шесть клемм обмотки статора, линейное напряжение сети равно номинальному фазному напряжению обмотки статора.

Рис. 2.17

В первый момент пуска обмотка статора соединена в «звезду», а при достижении установившейся частоты вращения схема соединения обмотки изменяется переключателем П на «треугольник».

При гаком способе пуска на фазы обмотки статора подается напряжение, уменьшенное в л/з раз по сравнению с номинальным, пусковой момент уменьшается в 3 раза, пусковой ток в фазах уменьшается в 73 раз, а пусковой ток в сети в 3 раза. Таким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотрансформаторному пуску при к_АТ = Д 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. 2.18.

Начальный пусковой момент может быть увеличен до максимального момента двигателя М_п=М_м при определенном сопротивлении пускового реостата Л_п = рис. 2.19. Величину сопротивления пускового реостата Д_{п (пш)} можно определить, приравняв критическое скольжение к единице, т. с.

Рис. 2.18

Рис. 2.19

Приведенное активное сопротивление фазы пускового реостата Действительное сопротивление пускового реостата.

Обычно выбирают /?_п </?_гц_т ч. По мере увеличения частоты вращения ротора сопротивление пускового реостата уменьшают, переходя с одной его ступени на другую. Ступени пускового реостата рассчитывают так, чтобы при переключениях вращающий момент превышал статический момент.