Основные теоретические сведения
Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором сопровождается скачком тока от нулевого значения, до некоторой величины, называемой ПУСКОВЫМ током. Это объясняется тем, что в момент пуска вращающееся магнитное поле статора индуктирует в неподвижном роторе ЭДС значительной величины, а полное сопротивление обмотки ротора в этот момент весьма незначительно, так как оно определяется только активным сопротивлением обмотки.
При включении двигателя на его валу появляется вращающий момент. Время разгона двигателя до номинальной частоты вращения увеличивается с возрастанием статического момента на валу.
Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют следующие способы пуска:
- пуск двигателя вхолостую с последующим включением нагрузки;
- включение на время пуска добавочных резисторов в цепь обмотки статора;
- переключение обмотки статора со звезды на треугольник.
Прямой пуск
Схема включения двигателя в сеть дана на рисунке 3.1.а. После включения выключателя происходит разгон двигателя. При этом момент, развиваемый двигателем М и ток в его обмотке статора I, изменяются в соответствии с графиками, изображенными на рисунке 3.1.б. Двигатель разгоняется до установившейся частоты вращения, при которой момент, развиваемый двигателем, равен моменту сил сопротивления на его валу.
Рисунок 3.1 - Схема включения двигателя и его механическая и электромеханическая характеристики
К недостаткам такого пуска относятся: относительно малый пусковой момент (Мп = (1,1...1,6)Мн)) и относительно большой пусковой ток (Iп = (3... 10)Iн).
Из-за первого недостатка иногда приходится выбирать двигатель большей мощности, чем это требуется по условиям работы при установившемся режиме, что экономически нецелесообразно.
Большой ток в момент пуска ограничивает число пусков двигателя в час. При большом числе включений в час даже мало загруженный в установившемся режиме двигатель из-за больших пусковых токов может перегреться и выйти из строя. Кроме того, большой пусковой ток может вызвать значительное падение напряжения в сети малой мощности, что вызовет снижение напряжения на других потребителях, включенных в эту же сеть.
Реостатный пуск
В маломощных сетях, сечение проводов которых невелико, а протяженность значительная, для ограничения пускового тока применяют пуск с активным или индуктивным сопротивлением, включенным в цепь обмотки статора (рисунок 3.2.а). Соответствующим подбором сопротивления Rдоб можно ограничить пусковой ток до любого необходимого значения. Однако при этом уменьшаются пусковой и критический моменты из-за снижения напряжения на обмотке статора, вызванного падением напряжения на сопротивлении Rдоб.
Рисунок 3.2 - Схема пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя с добавочными резисторами в цепи статора
Пуск двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник (рисунок 3.3)
Пуск двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник возможен, когда обмотка статора может быть соединена звездой и треугольником. Установив предварительно переключатель Q2 в положение а (соединение звездой), выключателем Q1 включают двигатель в сеть. После окончания пуска выключатель Q2 перекидывают в положение б, благодаря чему обмотка статора оказывается соединенной треугольником. Напряжение на фазе обмотки статора во время пуска будет меньше номинального в 3 раза.
Рисунок 3.3 - Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором путем переключения обмоток статора со звезды на треугольник
Вследствие этого, ток фазы уменьшится в той же степени, а поскольку линейный ток больше фазного в 3 раза, пусковой линейный ток при таком способе пуска будет меньше по сравнению с прямым пуском в 3 раза. Одновременно в 3 раза уменьшатся пусковой и максимальный моменты, так как они пропорциональны квадрату фазного напряжения.
Ввиду значительного снижения пускового момента указанный способ возможен в основном при малых моментах сил сопротивления на валу двигателя.