Пример 5

Определить аналитическим способом сопротивление пускового резистора электродвигателя мощностью 7,4 кВт с частотой вращения n₂= 955 об/мин, если номинальный ток в роторе I_рн = 53 А. Эдс между кольцами неподвижного разомкнутого ротора Е_рн = 94,5 В, а номинальный момент М_н = 77,1 Нм. Частота вращения поля статора n₁ = 1000 об/мин. Нагрузочный момент механизма М_с = 72 Н м. Режим пуска форсированный.

Решение

1. Принимаем пусковой резистор, состоящий из трех ступеней сопротивления.

2. Номинальное скольжение электродвигателя

3. Отношение максимального пускового момента к переключающему

если принять M₁ = 200% от М_н

3. Номинальное сопротивление ротора электродвигателя

В нутреннее активное сопротивление ротора

3. С опротивления отдельных секций резистора на фазу r₃= r_р( — 1) =0,0463· (2,23—1) =0,0569 Ом; r₂=r₃  =0,0569*2,23 = 0,127 Ом;

r₁, = r₂  = 0,127*2,23 = 0,283 Ом.

Первая секция сопротивления резистора 0,283 Ом, вторая — 0,127 Ом, третья — 0,0569 Ом.

Выбранное стандартное сопротивление резистора не должно отличаться от расчетного более чем на ±10%.

10.2.2 Двигатели с короткозамкнутым ротором.

Пусковой ток короткозамкнутого электродвигателя достигает 5—8-кратной величины номинального тока. При маломощной сети толчки тока вызывают значительное падение напряжения и тем самым отрицательно влияют на работу других приемников.

Практически короткозамкнутые двигатели можно пус­кать в ход следующими способами:

1.прямым включением в сеть на полное напряжение;

2. переключением при пуске обмотки статора со звезды на треугольник;

3. введением при пуске в цепь статора активных и реак­тивных резисторов; введением при пуске в одну фазу статора активного резистора;

4. с помощью автотрансформатора.

Прямое включение двигателя на полное напряжение сети обеспечивает максимальный пусковой момент, но связано со значительными пусковыми токами, которые могут вызвать в сетях большие падения напряжения. Па­дение напряжения в сети, в свою очередь, зависит от со­отношения между мощностями пускаемого в ход двигате­ля и питающего его трансформатора. В связи с этим пре­дельную мощность двигателя с короткозамкнутым ротором можно принимать по табл. 1

Таблица 1. Предельная мощность короткозамкнутых двигателей, при которой возможен пуск при полном напряжении сети.

Источник питания	Предельная мощность короткозамкнутого двигателя
Трансформатор, питающий чисто силовую цепь	20% мощности трансформатора при частых пусках. 30% мощности трансформатора при редких пусках.
Трансформатор, питающий сеть, которая является одновременно силовой и осветительной	4% мощности трансформатора при частых пусках. 8% мощности трансформатора при редких пусках.
Электростанция малой мощности	12% мощности электростанции.

Пуск переключением, обмотки статора со звезды на треугольник (при пуске обмотку статора соединяют в звезду, а когда ротор достигает скорости, близкой к но­минальной,— в треугольник) применяют обычно там, где требуется снижение пусковых токов, а пуск производят при небольшой нагрузке или вхолостую (насосы, венти­ляторы, пилы и т. д.). Конечно, это возможно лишь в том случае, когда обмотки двигателя в нормальном режиме включены в треугольник.

Так как фазовое напряжение при этом способе пуска уменьшается в √ 3 раз, то пусковой момент М_п = кU² уменьшается в три раза. Так могут быть пущены в ход механизмы, имеющие статическую нагрузку не более 30—40% номинального момента двигателя.

Пуск с помощью активного сопротивления резистора в цепи статора применяют обычно для двигателей мощ­ностью до 50 кВт; при большей мощности — с помощью индуктивного сопротивления (резистора).

В момент пуска в цепь каждой фазы статора включа­ется активный или индуктивный резистор, который шун­тируется по достижении двигателем частоты вращения близкой к номинальной.

Резистор, включаемый в статор, определяют заданными условиями снижения тока. Например, если требуется, чтобы ток при пуске с резистором составлял часть α от пускового тока без резистора I_пи = αI_п, где I_пи— ток при включенном резисторе;

I_п — ток при отсутствии пус­кового резистора.

Активное или индуктивное, сопротивление резистора на фазу:

- для дополнительного активного резистора,

-для дополнительного индуктивного резистора,

где полное сопротивление фазы двигателя при пуске, О_м, U_H — номинальное линейное напряжение двигателя, В,

— активное сопротивление фазы двигателя: при пуске, Ом,

- индуктивное сопротивление фазы двигателя при пуске, Ом,

- коэффициент мощности двигателя при пуске, - кратность пускового тока (принимается по каталогу),  = 1/3 отношение потерь в меди к номинальным потерям.

Автотрансформаторный пуск вследствие большой стоимости пусковых устройств применяется лишь для высоковольтных короткозамкнутых двигателей большой мощности или в тех случаях, когда требуется значитель­ное снижение пускового тока при сохранении достаточ­ного пускового момента.

Пуск с помощью автотрансформатора заключается в том, что на период пуска к двигателю подводят понижен­ное напряжение, а при достижении частоты вращения, близкой к номинальной, автотрансформатор шунтируют и к двигателю подводят полное напряжение сети. Пусковые автотрансформаторы изготовляют обычно на три значения вторичного напряжения, составляющие 75, 65, 55 или 45, 35, 25% номинального. Напряжения 65 и 35 считаются основными напряжениями вторичной обмотки.

Пусковой автотрансформатор выбирают следующим образом.

Для данного двигателя определяют пусковой ток при номинальном напряжении сети

I_п= к_i / I_н, где к_i — кратность пускового тока (по каталогу или паспорту).

Вычисляют пусковой ток при автотрансформатор­ном пуске (ток, потребляемый из сети при пуске через автотрансформатор)

где U_п - вторичное напряжение автотрансформатора, % номинального.

3. Определяют пусковую мощность (кВА) автотрансформатора

4 . По найденной пусковой мощности в каталогах подбирают пусковой автотрансформатор.

Пример 6.

Для двигателя мощностью 11 кВт; 380 В; 685 об/мин;

М_п/М_н = 3; I_п/I_н = 4,5; cos_н = 0,73; I_н = 28,8 А

рассчитать пусковой резистор в цепи статора для снижения пуско­вого тока в два раза (α = 0,5).

Решение.

1. Номинальное скольжение

К ПД двигателя

2. К оэффициент мощности при пуске

где  = 1/3.

4. Пусковой ток двигателя I_п=к_i I_н = 4,5 *28,8 = 130 А.

5. Полное сопротивление фазы двигателя при пуске

Активное и индуктивное сопротивления фазы двигателя при пуске r_к = z_к ·cos _п= 1,7·0,65= 1,1 Ом; x_к = z_к ·sin _п == 1,7·0,76 = 1,29 Ом.

Пусковое активное сопротивление резистора в цепи статора