7.3.4. Пуск та регулювання частоти обертання асинхронних двигунів

Пускові властивості двигуна визначаються передусім значенням пускового струму I_n або його кратністю І_n/І_ном і значенням пускового моменту М_п або його кратністю М„/М_ном. Двигун із добрими пусковими властивостями розвиває значний пусковий момент при порівняно невеликому пусковому струмі.

Найпоширенішим способом пуску асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором малої та середньої потужності є пуск, що здійснюється безпосереднім вмиканням двигуна у мережу. Він відзначається простотою, але має істотний недолік: у момент вмикання двигуна до мережі в обмотці статора виникає великий пусковий струм, у 5—7 разів більший за номінальний струм двигуна, а початковий пусковий момент виявляється невеликим. Це пояснюється тим, що на початку пуску частина струму ротора та індуктивний опір його обмотки великі, а активна частка струму I₂соsψ₂, яка визначає пусковий момент, мала.

Для зменшення пускових струмів на час пуску двигуна зменшують напругу на статорній обмотці з допомогою резисторів, реакторів або автотрансформаторів. Широко використовують також перемикання обмотки статора із зірки на трикутник. При цьому фазна напруга на статорі зменшується в разів, внаслідок чого зменшується пусковий струм в три рази. Одночасно втричі зменшуються потужність та обертальний момент двигуна. Цей спосіб зниження напруги під час пуску використовується лише для двигунів, які працюють при з'єднанні обмотки статора трикутником.

Асинхронний двигун із фазним ротором на відміну від двигуна з короткозамкненим ротором має кращі пускові властивості) Це

Рис. 7.18 Схема вмикання асинхронного двигуна з пусковим реостатом.

пояснюється тим, що під час вмикання в коло ротора додаткового активного опору R_дод збільшується активна частка струму ротора /₂соsψ₂. При (R₂ + R_додк = х₂ + кх_г) початковий пусковий момент М_пп дорівнює максимальному.

Схему вмикання асинхронного двигуна з пусковим реостатом наведено на рис. 7.18. На контактні кільця ротора двигуна накладено щітки, з'єднані проводами з рухомими контактами пускового реостата. Перед пуском двигуна рухомі контакти повинні бути в положенні, яке повністю відповідає введеному в коло ротора опору пускового реостата, і тільки у цьому разі вмикають вимикач. Із збільшенням швидкості обертання вала двигуна поступово зменшують опір пускового реостата, виводячи його повністю до кінця пуску.

Частоту обертання ротора асинхронного двигуна, як це видно з виразу

можна регулювати трьома способами: зміною частоти напруги живлення f₁, перемиканням числа пар полюсів р та зміною ковзання S.

Для зміни частоти f₁ використовують регульовані напівпровідникові (транзисторні або тиристорні) та машинні (асинхронний генератор або асинхронний із фазним ротором) перетворювачі. Механічні характеристики двигуна під час частотного регулювання наведено на рис. 7.19, а.

Використання окремого перетворювача частоти обмежує застосування цього способу регулювання частоти обертання асинхронних двигунів.

Найпоширенішим є спосіб регулювання швидкості обертання двигуна зміною числа пар полюсів (рис. 7.19, б). Для цього обмотку статора виготовляють так, щоб перемиканням груп котушок можна було б змінювати число пар

Рис. 7.19. Механічні характеристики двигуна:

а — під час частотного регулювання; б — зміною числа пар полюсів.

полюсів, або на статорі вкладають дві окремі обмотки, кожну — на різне число полюсів. Ротор у цьому разі виготовляють звичайним короткозамкненим, число полюсів якого завжди дорівнює числу полюсів обмотки статора.

Швидкість двигуна з фазовим ротором регулюють, вмикаючи в коло ротора регулювальний реостат. При цьому із збільшенням опору реостата швидкість двигуна зменшуватиметься. Отже, застосовуючи цей спосіб, можна тільки зменшити швидкість двигуна. Він пов'язаний з марними втратами енергії на нагрівання реостата, але дозволяє здійснити плавне регулювання і тому застосовується досить широко.