em_ad_laba_5_2

• Прямой пуск. Обмотка статора включается непосредственно в сеть на номинальное напряжение (рис.2.14).

«-»При прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжения, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться. Относительно небольшой пусковой момент может привести к тому, что при пуске двигателя под нагрузкой он не сможет преодолеть момент сопротивления и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

Прямой пуск возможен, когда сеть мощная и пусковой ток АД не вызывает недопустимо больших падений напряжения в сети (не более ).

• Реакторный пуск (рис.2.15). Сначала включается В1. Напряжение подается на обмотку статора через трехфазный реактор Р, поэтому обмотка статора запитана пониженным напряжением.

После достижения АД установившейся частоты вращения включается выключатель В2, который шунтирует реактор Р, в результате чего на клеммы обмотки статора подается полное напряжение сети, равное номинальному напряжению обмотки статора.

Пусковой ток при реакторном пуске уменьшился по сравнению с пусковым током при прямом пуске.

Во столько же раз уменьшается напряжение на клеммах обмотки статора в начальный момент пуска.

Начальный пусковой момент при реакторном пуске уменьшается по сравнению с начальным пусковым моментом при прямом пуске.

«+»Пусковые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником и рассчитываются по нагреву только на кратковременную работу, что позволяет снизить их вес и стоимость. Для весьма мощных двигателей применяются также реакторы без ферромагнитного сердечника, с обмотками, укрепленными на бетонном каркасе.

«-»Уменьшение напряжения сопровождается уменьшением пускового момента.

• Пуск переключением “звезда-треугольник”

Этот способ пуска ранее широко применялся при пуске низковольтных АД, но в связи с увеличением мощности сетей потерял свое прежнее значение, используется сравнительно редко.

Для его применения необходимо, чтобы были выведены все шесть клемм обмотки статора, линейное напряжение сети равно номинальному фазному напряжению обмотки статора.

В первый момент пуска обмотка статора соединена в “звезду”, а при достижении устойчивой частоты вращения схема соединения обмотки изменяется переключателем П на “треугольник”.

При таком способе пуска на фазы обмотки статора подается напряжение уменьшенное по сравнению с номинальным, пусковой момент уменьшается в 3 раза, пусковой ток в фазах уменьшается в  раз, а пусковой ток в сети в 3 раза. Таким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотрансформаторному пуску при , однако при пусковых переключениях возникают коммутационные перенапряжения в обмотке статора АД.

Рассмотренный способ пуска имеет существенный недостаток — уменьшение фазного напряжения в раз сопровождается уменьшением пускового момента в три раза, так как, пусковой момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором прямо пропорционален квадрату напряжения. Такое значительное уменьшение пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу.

• Частотный пуск.

Позволяет плавно изменять угловую частоту вращения ротора в наиболее широком диапазоне=> позволяет уменьшить Iп. Для его осуществления требуется, чтобы двигатель получал питание от отдельного источника. В качестве такого источника мб использованы электромеханические или статические преобразователи частоты (полупроводниковые статические преобразователи). При частотном пуске одновременно с изменением частоты f1 приходится изменять и подводимое напряжение U1 пропорционально. При частотном пуске двигателя его энергетические характеристики остаются неизменными. Поэтому этот способ пуска является экономичным. Недостатками являются громоздкость и высокая стоимость источника питания.

• Пуск при включении добавочных резисторов в цепь статора

Реостатный пуск служит для увеличения пускового момента. Одновременно происходит уменьшение пускового тока двигателя.

• Автотрансформаторный пуск.

Этот способ, хотя и лучше способа пуска при включении добавочных резисторов в цепь статора, но значительно дороже.

При скольжениях s=1 в обмотке ротора асинхронного двигателя наводится большая ЭДС, вследствие чего ток I_П в несколько раз превышает свое номинальное значение, что может вызвать при пуске колебания напряжения в питающей сети.

3. Если при пуске этого двигателя обмотку статора пересоединить в звезду и включить ее в ту же сеть, напряжение на фазу снизится в 3 раза. Начальный

пусковой ток:

где U1н – линейное номинальное напряжение; zk – сопротивление фазы двигателя.

После того как двигатель разгонится, обмотку статора включают в треугольник. При прямом пуске (обмотка статора соединена в треугольник) начальный линейный пусковой ток был бы равен:

Т.о, применение переключения со звезды на треугольник снижает начальный пусковой ток в 3 раза:

При этом начальный пусковой момент снижается пропорционально квадрату отношения фазных напряжений, т.е. также в 3 раза.

Эти изменения при zk =const . В действительности с ростом тока из–за насыщения стали зубцов от потоков рассеяния индуктивные сопротивления рассеяния статора и ротора уменьшаются и zk не =const . =>изменение I при снижении U будет происходить сильнее.

P.S.:

При соединении в звезду линейные токи I и фазные токи I_ф равны, а между фазными  и линейными напряжениями существует соотношение U = √3 × U_ф, откуда U_ф = U / √3.

При соединении в треугольник линейные U и фазные U_ф напряжения равны, а между фазными и линейными токами существует соотношение I = √3 × I_ф, откуда I_ф = I / √3.

Для уменьшения пускового тока обмотку ротора замыкают на активное сопротивление, называемое пусковым реостатом.

При включении такого сопротивления в цепь обмотки ротора ток в ней уменьшается, а следовательно, уменьшаются токи как в обмотке статора, так и потребляемый двигателем из сети. При этом увеличится активная составляющая тока ротора и, следовательно, вращающий момент, развиваемый двигателем при пуске в ход.

Уменьшает пусковой ток и увеличивает пусковой момент 

5) Из-за наличия фильтров индикации, показания приборов носят приближенный характер и не позволяют сопоставить значения токов при различных пусках. Поэтому измерение пусковых токов осуществляется при заторможенном роторе асинхронного двигателя

При пуске в ход двигателя с небольшой нагрузкой, когда не нужно добиваться максимального пускового вращающего момента, сопротивление реостата берут несколько больше той величины, которая соответствует максимальному пусковому моменту, чтобы уменьшить пусковой ток. Включать в сеть и выключать из сети двигатели с разомкнутым фазным ротором не допускается, так как при включении наблюдаются большие всплески пускового тока, а при выключении в обмотках статора и ротора возникают опасные для изоляции обмоток перенапряжения. Вследствие этого пусковые реостаты к этим двигателям не имеют холостых контактов и цепь ротора всегда замкнута.

4. Данный способ запуска асинхронного двигателя применяется в тех случаях, когда присутствует небольшая нагрузка, либо когда двигатель работает на холостом ходу. Это связано с тем, что при уменьшении фазного напряжения в 1,73 раза, пусковой момент уменьшается в три раза, а этого недостаточно, чтобы совершить пуск с нагрузкой на валу.

5. При малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным 

Зависимость cos φ1 = f (P2). В связи с тем что ток статора асинхронного двигателя I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода. Объясняется это тем, что ток холостого хода электродвигателя I0 при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I0). В результате сдвиг по фазе тока статора относительно напряжения получается значительным (φ1 ≈ φ0), лишь немногим меньше 90° (рис. 2). 

4. При снижении напряжения питания снижается и момент двигателя на валу.(квадратичная функция)

Увеличение воздушного зазора – увеличение пускового момента (уменьшение пуск тока), ухудшение энергетических характеристик.  Увеличение воздушного зазора нецелесообразно.