Пуск трехфазного асинхронного двигателя

Основными показателями, характеризующие пусковые свойства АД, являются начальный пусковой момент М_п и начальный пусковой ток I_п. Величины М_п и I_п определяются при U=U_ном и скольжение S=1. Часто они выражаются в долях соответствующих номинальных величин: и.

Для того чтобы ротор двигателя при пуске пришел во вращение, необходимо, чтобы момент М_п был больше нагрузочного момента сопротивления М_с. При прочих равных условиях чем больше будет разность М_п — М_с, тем быстрее развернется двигатель. Обычно М_п> М_ном, а. С увеличением М_п пусковые свойства двигателя улучшаются.

При скольжениях в обмотке ротора АД наводится большая ЭДС, вследствие чего ток I_п в несколько раз превышает свое номинальное значение, что может вызвать при пуске колебания напряжения в питающей сети. Колебания напряжения в сети вредно отражаются на работе подключенных к ней потребителей (уменьшение накала ламп, снижение максимального момента двигателей и т. д.). Поэтому чем меньше будет ток I_п, тем лучше будут пусковые свойства двигателя.

Рассмотрим применяемые для трехфазных АД способы пуска.

Прямой пуск благодаря своей простоте является основным способом пуска короткозамкнутых трехфазных АД. При прямом пуске (рис 1.) обмотка статора непосредственно, без всяких пусковых устройств, подключается к сети. Прямой пуск протекает быстро. Его продолжительность составляет доли секунды у двигателей небольшой мощности и несколько сикунд у двигателей большой мощности. При пуске скорость ротора постепенно увеличивается, а его скольжение и ЭДС уменьшаются, вследствие чего происходит снижение токов в роторе и статоре. Пуск закончится, когда скорость ротора и токи достигнут установившехся значений, определяемых нагрузочным статическим моментом на валу. Обычно эти токи не превышают номинальных значений. Если пуск происходит редко, то, несмотря на большие начальные токи, обмотки не успевают нагреваться выше допустимых температур.

Схема прямого пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя.

Рис. 1.

Ограничение для применения прямого пуска обычно накладывает сеть. Если в сети от пусковых токов включаемого двигателя возникают большие падения напряжения, превышающие 10−15%, то этот двигатель прямым пуском в данную сеть включать не рекомендуется. Необходимо принять меры, уменьшающий пусковой ток.

В тех случаях, когда из — за большого падения напряжения в сети прямой пуск для короткозамкнутых двигателей недопустим, применяют подключение их обмоток статора в первый момент пуска на пониженное напряжение, при этом пусковой ток уменьшается, что приводит к снижению падения напряжения в сети. Недостатком такого способа пуска является снижение начального пускового момента пропорционально квадрату напряжения. Поэтому этот способ пуска применяется в тех случаях, когда отсутствует нагрузочный момент на валу или когда этот момент невелик. Для снижения подводимого к статору двигателя напряжения используются следующие схемы:

• — Пуск через реактор (рис 2.)
• — Пуск через автотрансформатор (рис 3.)
• — Переключение со звезды на треугольник (рис 4.)

Пуск через реактор производится при включении выключателя Q₁ и выключенном Q₂. Из-за падения напряжения в реакторе LR напряжение на выводах обмотки статора уменьшится до значения U₁.

Пуск асинхронного двигателя через реактор.

Рис 2.

Если принять что сопротивление Z_k двигателя остается постоянным, то пропорционально уменьшится и начальный пусковой ток I_П. :

(1).

Где I_п ном — начальный пусковой ток при номинальном напряжении U_1НОМ на выводах статора (при прямом пуске).

Начальный пусковой момент при этом будет равен:

(2).

Где М_{п, ном} — начальный пусковой момент при напряжении U_1НОМ

Когда ток спадает, включают выключатель Q_{2 ,} который закорачивается реактор LR. С этого момента к обмотке статора подводится полное напряжение сети, при котором будет протекать дальнейшая работа двигателя. Напряжение U₁ выбирают обычно равным 0,65 U_1НОМ .

Пуск через автотрансформатор осуществляется следующим образом. При замкнутом выключателе Q₁. При замкнутом выключателе Q₃ (рис. 3) включают выключатель Q₁.

Пуск асинхронного двигателя через автотрансформатор.

Рис. 3.

При этом обмотки статора двигателя оказываются подключенными на напряжение U^/ понижающего автотрансформатора АТ. Ток во вторичной обмотке автотрансформатора и обмотке статора двигателя при Z_k=const определяется по 1.1 Вращающий момент, развиваемый двигателем в первый момент пуска,.

Ток в первичной обмотке автотрансформатора, а следовательно и ток I^//_п, поступающий в двигатель из сети, будут меньше I^/_п в число раз, равное отношению напряжений U₁/U_1ном т. е.

Откуда следует, что для одного и того же снижения напряжения на выводах двигателя при автотрансформаторном пуске уменьшение тока, потребляемого из сети, происходит более резко, чем при пуске через реактор. Это является достоинством пуска через автотрансформатор, однако эта схема дороже схемы пуска через реактор. По окончании пуска выключатель Q₃ размыкается, а выключатель Q₂ замыкается и двигатель оказывается включенным на напряжение сети. Выключать Q₃ отключается во избежание перегорания обмотки автотрансформатора, так как при замыкании Q₂ часть обмоток автотрансформатора закорачивается и полное напряжение сети окажется приложенным только на оставшиеся небольшие части обмоток, в следствие чего резко увеличится намагничивающий ток. С помощью автотрансформатора напряжение U₁ понижается до (0,55 — 0,73)U_1НОМ.

Пуск переключение со звезды на треугольник применяется в том случае, если данному напряжению сети соответствует схема соединения обмотки статора треугольник. Тогда, если при пуске этого двигателя обмотку статора пересоединить в звезду и включить ее в ту же сеть, напряжение на фазу снизится в раз. Начальный пусковой ток будет равен:

Где — линейное номинальное напряжение; - сопротивление фазы двигателя.

После того как двигатель разгонится, обмотку статора переключателем S включают в треугольник (рис. 4). При этой схеме будет происходить работа двигателя.

При прямом пуске (обмотка статора соединена в треугольник) начальный линейный пусковой ток был бы равен. Таким образом, применением переключения со звезды на треугольник удается снизить начальный пусковой ток в 3 раза:

Пуск асинхронного двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

Рис. 4.

При этом начальный пусковой момент снижается пропорционально квадрату отношения фазных напряжений, т. е. также в 3 раза. Этот способ пуска иногда применяется при пуске низковольтных двигателей большой мощности.