Пуск двигателя

Пуск двигателей является тяжелым режимом, сопровождающимся повышенными нагрузками на электрическую цепь машины, а также на трансмиссию и механизм приводимый во вращение. Поэтому при пуске обычно ставится задача снижения токов и вращающего момента двигателя и/или скорости их изменения. В асинхронных двигателях нормального исполнения пусковой момент лишь незначительно больше номинального и при большом моменте инерции нагрузки возникает необходимость его повышения.

Н а практике используются способы прямого пуска; пуска с пониженным напряжением питания и пуска с изменением сопротивления ротора.

Для двигателей с короткозамкнутым ротором возможны только первые два способы пуска.

Прямой пуск или пуск непосредственным включением в сеть осуществляют замыканием выключателя (рис 1. а)). В первый момент времени ток статора в 5-7 раз превосходит номинальное значение. Поэтому такой способ применяют только для двигателей малой мощности.

Уменьшение пускового тока достигается понижением напряжения с помощью сопротивлений или реакторов (индуктивностей), включаемых последовательно в цепи обмоток статора (рис.1 б) и в)), переключением соединения обмоток звезда-треугольник (рис.1 д)) и понижением напряжения с помощью автотрансформаторов (рис.1 г)). При всех этих способах в начале пуска понижается напряжение на статоре двигателя, а затем он включается на полное напряжение. Расчет активных сопротивлений и сопротивления реакторов, а также напряжения автотрансформаторов производится из условия ограничения тока статора до допустимого значения. Однако следует иметь в виду, что пусковой момент уменьшается пропорционально , поэтому при этих способах могут возникнуть проблемы с разгоном двигателя, особенно при больших моментах инерции нагрузки. Переключение обмоток со звезды на треугольник соответствует уменьшению напряжения при пуске в раз, что вызывает трехкратное уменьшение пускового момента.

Д вигатели с фазным ротором позволяют регулировать процесс пуска изменением добавочных сопротивлений , включаемых в цепь ротора (рис.2 а). Изменение добавочного сопротивления не влияет на величину максимального момента двигателя и вызывает только изменение критического скольжения. При условии пусковой момент будет равен максимальному. Пуск двигателя с фазным ротором производят при ступенчатом или плавном изменении добавочного сопротивления (рис.2 б)). Вначале его значение устанавливают в соответствии с условием максимума и разгон начинается из точки 1 в точку 2, где сопротивление уменьшается и момент скачком увеличивается при переходе двигателя на новую механическую характеристику, соответствующую новому значению сопротивления ротора. Разгон продолжается из точки 3 в точку 4, где снова изменяется сопротивление цепи ротора. В точке 4 оно замыкается накоротко и двигатель переходит на естественную механическую характеристику в точку 5 и разгоняется долее до рабочей точки 6. Таким образом, пуск двигателя с фазным ротором происходит с уменьшением сопротивления ротора по мере разгона.

Э тот же принцип используется в короткозамкнутых двигателях с улучшенными пусковыми свойствами. Улучшение свойств достигается использованием эффекта вытеснения тока ротора. На рисунке 3 показан паз ротора и сечение его стержня. Нижняя часть стержня сцепляется (охватывается) всеми линиями магнитного поля, а по мере перемещения вверх, число линий сцепляющихся с элементами стержня уменьшается. Соответственно уменьшается и индуктивное сопротивление вышележащих слоев стержня. Поэтому ток распределяется по сечению стержня неравномерно. Плотность его j минимальна в глубоких слоях и максимальна в верхних. Этот эффект зависит от частоты тока в стержне и проявляется тем сильнее, чем выше частота. Поэтому при пуске, когда частота тока максимальна и равна частоте сети стержень обладает высоким эквивалентным сопротивлением, а в процессе разгона ток перераспределяется по всему сечению и сопротивление уменьшается. Таким образом, в двигателях, в которых используется эффект вытеснение тока реализуется система автоматического управления сопротивлением ротора. К числу двигателей с улучшенными пусковыми свойствами относятся глубокопазные двигателя и двигатели с двойной беличьей клеткой.