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;
• 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

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).

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 xp 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 подается 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 уменьшается напряжение на клеммах обмотки статора в начальный момент пуска.

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

раз.

В приведенных соотношениях не учитывается изменение величины при пуске. При необходимости это нетрудно сделать.

Автотрансформаторный пуск (рис. 2.16). Сначала включаются В1 и В2 и на обмотку статора АД через автотрансформатор АТ подается пониженное до напряжение.

После достижения АД установившейся частоты вращения выключатель В2 отключается и на обмотку статора подается напряжение через часть обмотки АТ, который в этом случае работает как реактор. Затем включается В3, и на клеммы обмотки статора подается полное напряжение сети, равное номинальному напряжению обмотки статора.

Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение АД в раз (- коэффициент трансформации автотрансформатора), то пусковой ток АД и ток на низкой стороне автотрансформатора уменьшатся также в раз. Пусковой момент MП, пропорциональный квадрату напряжения на клеммах обмотки статора АД, уменьшится в раз.

Пусковой ток на высокой стороне автотрансформатора и ток в сети уменьшатся также в 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 MП 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» (рис. 2.17).

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

Для его применения необходимо, чтобы были выведены все шесть клемм обмотки статора, линейное напряжение сети равно номинальному фазному 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 подается 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. 2.18.

Начальный пусковой момент может быть увеличен до максимального момента двигателя при определенном сопротивлении пускового реостата, рис. 2.19. Величину сопротивления пускового реостата можно определить приравняв критическое скольжение единице, т. е.

Приведенное 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 рассчитывают так, чтобы при переключениях вращающий момент превышал статический момент.