6. Пуск асинхронного двигателя. Скольжение электродвигателя.

При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения  п =  0 до п . Скольжение при этом меняется от s_п = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (М_вр>М_с) и пусковой ток I_п должен быть по возможности небольшим. В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно. Прямой пуск. Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. Схема прямого пуска приведена на рис. 3.22. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора

, (3.37)

максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент. В серийных двигателях при прямом пуске кратность пускового тока k_I = I_П / I_1НОМ = ( 5,…,7), причем большее значение относится к двигателям большей мощности.

Рис. 3.22

Значение пускового момента находится из (3.23) при s = 1:

Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента          М_П/ М_НОМ = (1.0,…,1.8).

Приведенные данные показывают, что при прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжение, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться. С другой стороны, из-за небольшого пускового момента при пуске под нагрузкой двигатель может не преодолеть момент сопротивления на валу и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

6. Вращающий момент асинхронного двигателя. Кратности пусковых моментов и пусковых токов асинхронных электродвигателей при прямом пуске от сети. Зависимость моментов от скольжения.

Вращающий момент в асинхронном двигателе создается взаимодействием тока ротора с магнитным полем машины. Вращающий момент математически можно выразить через электромагнитную мощность машины:

где w₁=2pn₁/60 — угловая частота вращения поля.

В свою очередь, n₁=f₁60/Р, тогда

Подставим в формулу M₁ выражение Р_эм=Р_э2/S и, разделив на 9,81, получим:

Уравнение вращающего момента асинхронного двигателя

Отсюда следует, что момент двигателя пропорционален электрическим потерям в роторе. Подставим в последнюю формулу значение тока I₂’:

получим уравнение вращающего момента асинхронного двигателя:

где U₁ — фазное напряжение обмотки статора.

При пуске двигателя в ход по возможности должны удовлетворяться следующие основные требования: процесс пуска должен быть простым и осуществляться без сложных пусковых устройств; пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи – по возможности малыми.

Практически используют следующие способы пуска:

– непосредственное подключение обмотки статора к сети (прямой пуск);

– понижение напряжения, подводимого к обмотке статора при пуске;

– подключение к обмотке ротора пускового реостата.

Пуск асинхронных двигателей в основном осуществляется не­посредственным подключением обмотки статора к сети. Такой метод пуска называется прямым. Следует отметить, что в начальный пе­риод пускового процесса скольжение s =1, а поэтому пусковой ток ротора   имеет максимальное значение. По ме­ре разгона электродвигателя скольжение уменьшается и ток   ротора спадает. Таким же образом изменяется и ток статора I 1 .

Зависимость между последним и угловой скоростью нормально­го асинхронного электродвигателя показана на рис. 1. Кратность пускового тока этих электродвигателей . При неизменных значениях частоты и напряжения питающей сети магнитный поток возбуждения Ф постоянный. Может показаться, что вследствие большого пускового тока асинхронный электродвигатель развивает столь же большой пусковой момент. Однако в отличие от электро­двигателей постоянного тока здесь на значение пускового момента влияет не только пусковой ток, но и значение .

В начале пуска, когда s = l , из-за большого индуктивного со­противления ротора значение наименьшее, а затем по мере уменьшения скольжения оно возрастает. Поэтому вращающий мо­мент, пропорциональный произведению этих значений, при пуске, несмотря на большой пусковой ток, весьма мал. За­тем вращающий момент постепенно возрастает, а после достиже­ния ротором электродвигателя угловой скорости, соответствующей критическому скольжению, снова убывает.

Кратность пускового момента современных нормальных асинх­ронных электродвигателей .

По сравнению с электродвига­телями постоянного тока асин­хронные короткозамкнутые элек­тродвигатели обладают значи­тельно худшими пусковыми свой­ствами: кратность пускового тока у них больше, а кратность пуско­вого момента меньше. В частности, эти электродвигатели при прочих равных условиях разгоняются до рабочей угловой скорости значительно больше времени, чем электродвигатели постоян­ного тока.

Пусковой ток из-за большого индуктивного сопротивления со­держит большую реактивную составляющую, и поэтому не опасен для асинхронных электродвигателей.

Только при пуске очень мощных электродвигателей приходится считаться с большими электродинамическими силами в обмотках, возникающими при прохождении пускового тока. Тепловое дейст­вие пусковых токов незначительно ввиду их кратковременности. Однако они вызывают толчкообразные провалы напряжения в пи­тающей сети из-за увеличивающейся при прохождении пускового тока потери напряжения.