3.9 Пуск асинхронных двигателей.

При пуске а.д. для увеличения пускового момента необходимо увеличивать , а при номинальном режиме для увеличения КПД и cosφ надо иметь меньше, чтобы S_н было равно 1 – 4 % (как отмечалось ранее).

Электротехническая промышленность для тяжёлых условий пуска изготавливает двигатели со специальным короткозамкнутым ротором – это двигатели с двойной беличьей клеткой и двигатели с глубоким пазом специального профиля (рис. 3.14). В этих двигателях из – за эффекта вытеснения тока, ток в стержнях обмотки ротора проходит при пуске по части обмотке, расположенной ближе к зазору, а при номинальном режиме распределяется равномерно по всему сечению обмотки, тем самым имеет место изменение сопротивления ротора.

В двигателях с двойной беличьей клеткой пусковая клетка, находящаяся ближе к зазору, выполняется меньшего сечения, чем рабочая. Иногда пусковую клетку выполняют из латуни или бронзы, а рабочую из – меди.

Для тяжёлых условий пуска в приводах от нескольких кВт до сотен киловатт применяются двигатели с фазным ротором. В этих двигателях фазная обмотка выводится на кольца, к которым при пуске подключается резистор. По мере разгона двигателя сопротивление пускового резистора постепенно уменьшается. Механическая характеристика имеет вид (Рис. 3.20).

Рисунок 3.20 Механическая характеристика асинхронного двигателя с фазным ротором при изменении сопротивления R в цепи ротора

Пусковые резисторы выполняются проволочными, литыми, чугунными и жидкостными.

Резисторы помещают в бак с трансформаторным маслом и рассчитывают на кратковременный режим работы. Жидкостной резистор представляет собой сосуд с электролитом, в который опущены электроды. При изменении глубины погружения электродов изменяется сопротивление резистора. Двигатель пускается с полностью введённым резистором и работает на механической характеристике 1 (Рис. 3.20). При этом М_п ≈ М_max. После того, как двигатель подойдёт к скольжению S ≈ 0,5 ÷ 0,6, закорачивается часть сопротивления резистора. Двигатель переходит на характеристику 2. Затем при S ≈ 0,3 ÷ 0,4 переключается вторая ступень и двигатель переходит на естественную механическую характеристику 3.

После окончания пуска щётки закорачиваются, а пусковой резистор приводится в исходное положение.

Двигатель с фазным ротором дороже двигателей с коротким замкнутым ротором и требует дополнительной пускорегулирующей аппаратуры. В серии 4А двигатели с фазным ротором выполняются на мощности от 5,5 до 400 кВт и частоты вращения от 500 до 1500 об/мин.

Асинхронный двигатель с коротким замкнутым ротором пускают обычно прямым включением на номинальное напряжение.

При пуске крупных асинхронных двигателей для ограничения пусковых токов в цепи статора включают резисторы или реакторы (), или автотрансформатор (Рис.3.21).

Рисунок 3.21 Пуск асинхронного двигателя включением в цепь статора: а) реактора; б) автотрансформатора (Ат)

Пусковой ток асинхронного двигателя при включении реактора будет равен:

,

где - индуктивное сопротивление реактора.

За счёт пусковой ток уменьшается до 3 – 4 кратного значения.

Для пуска асинхронный двигатель большой мощности иногда применяется пуск с помощью разгонного двигателя, который жёстко соединён с валом основного двигателя. Если основной двигатель тихоходный, то разгонный двигатель выбирается на частоту вращения на ступень большую. При подходе к синхронной частоте вращения основного двигателя разгонный двигатель отключается, а основной двигатель подключается к сети. Недостаток способа – наличие разгонного двигателя, используемого только при пуске.

При перерыве питание на несколько секунд большинство асинхронных двигателей успевают остановиться. При восстановлении напряжения начнётся самозапуск асинхронного двигателя. Процесс этот является трудным и для двигателей и для сети, т.к. требуется большая реактивная мощность для создания полей в двигателях, и активная мощность для запуска двигателей. При этом часть двигателей может не запуститься, а часть из – за затяжного пуска перегреться. При длительном перерыве питания необходимо асинхронный двигатель отключать от сети.