
- •Дослідження асинхронних двигунів з короткозамкненим і фазним ротором
- •Ціль методичних вказівок
- •Основні теоретичні положення
- •2.1 Будова і принцип дії асинхронних двигунів
- •Залежність обертаючого моменту від ковзання й механічна характеристика асинхронного двигуна
- •Способи пуску асинхронних двигунів
- •Характеристики холостого ходу асинхронного двигуна
- •Робочі характеристики асинхронного двигуна
- •3 Порядок виконання робіт
- •3.1 Лабораторна робота №1.
- •Контрольні питання.
- •3.2 Лабораторна робота №2.
- •Контрольні питання.
- •3.3 Лабораторна робота №3.
- •Контрольні питання.
- •3.4 Лабораторна робота №4.
- •Контрольні питання.
- •3.5 Лабораторна робота №5.
Способи пуску асинхронних двигунів
Важливе практичне значення для оцінки всіх електродвигунів мають їхні пускові властивості. Ці властивості в основному визначаються наступними величинами:
пусковим струмом
пусковим моментом
плавністю й економічністю пускового процесу;
тривалістю пуску.
У каталогах звичайно вказується кратність пускової величини, тобто її відношення до номінальної величини
і
(12)
Кратність пускового струму визначає перевантаження асинхронного двигуна по струму при пуску й змінюється у межах від 5 до 7. Кратність пускового моменту звичайно змінюється в межах від 1 до 1,8.
Основними
способами пуску асинхронного двигуна
є: а) включення в мережу двигунів з
короткозамкненою обмоткою ротора при
(пряме включення);
б)
включення у мережу двигунів з
короткозамкненою обмоткою ротора при
зниженій напрузі
;
в) пуск за допомогою реостата, що вводиться в коло ротора двигуна з фазною обмоткою.
Короткозамкнені
двигуни невеликої й середньої потужності
дозволяється запускати при номінальній
напрузі мережі
тоді
як двигуни великої потужності пускаються
при зниженій напрузі
щоб
знизити пусковий струм.
При прямому пуску двигуна з короткозамкненим ротором пусковий струм перевищує номінальний в 4-8 раз. Стрибок пускового струму для двигунів великої потужності викликає зниження напруги живильної мережі, що погано позначається на роботі інших споживачів. Тому пряме включення в мережу асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором обмежується. Такий пуск дозволяється для двигунів, номінальна потужність яких становить не більше 25 % потужності живильного трансформатора. Існує два способи зниження напруги в короткозамкнених асинхронних двигунів:
1. Перемикання обмотки статора з “зірки” на “трикутник”.
2. Зниження напруги автотрансформатором.
Перший спосіб застосовується, якщо в робочому режимі обмотки статора з’єднані “трикутником”. При пуску обмотки статора з’єднані “зіркою” і статор рубильником включається в мережу. По досягненню ротором номінальної швидкості обмотки статора перемикаються на з’єднання “трикутник” – цим закінчується пусковий режим.
Розглянемо
докладніше цей спосіб пуску. Нехай
–
лінійна напруга;
і
–
фазні напруги при з’єднанні обмоток
“зіркою” і “трикутником”;
–
пускові струми в лінії й фазах статора
при підключенні його “зіркою” і
“трикутником”. Тоді при з’єднанні
обмотки “зіркою”:
(13)
Якщо вмикати двигун у мережу при з’єднанні обмотки статора “трикутником”, то
і
(14)
Поділивши (12) на (13), одержимо
(15)
Таким
чином, пусковий струм у лінії при
з’єднанні статора “зіркою” в 3 рази
менше, ніж при з’єднанні “трикутником”.
Це досить важлива перевага розглянутого
способу пуску. Однак при з’єднанні
обмоток статора “зіркою” фазна напруга
в
раз
менша, ніж при з’єднанні “трикутником”.
Оскільки момент пропорційний квадрату
напруги
то пусковий момент
теж
зменшується в 3 рази. Тому розглянутий
спосіб пуску в хід застосовують там, де
навантажувальний момент при пуску
значно менший номінального.
Спосіб
перемикання “зірка-трикутник”
застосовується також для поліпшення
коефіцієнта потужності й ККД двигунів
при малих навантаженнях (≈0,4 Мном.). При
цьому, як відомо, зменшується фазна
напруга
в
рази
при
а
оскільки
й
то
і Ф
також
зменшуються приблизно в
раз.
Зменшується також струм намагнічування
і втрати в
сталі
(приблизно в 3 рази), оскільки вони
пропорційні
Однак
при зменшенні
повинен
збільшуватися наведений струм ротора
при
заданому обертаючому моменті:
(16)
Разом
з ростом струму
ростуть
і втрати в міді ротора теж приблизно в
3 рази.
В
обмотці статора буде геометрична сума
струмів намагнічування
й
приведеного вторинного
При
з’єднанні обмоток “зіркою” перший
зменшується, а другий збільшується.
Тому при малих навантаженнях головну
роль відіграє струм намагнічування
і струм
у статорі зменшується. При більших
навантаженнях, коли більше значення
має
струм у статорі при з’єднанні “зіркою”
може виявитися більшим, ніж при з’єднанні
“трикутником”. Звідси випливає, що ККД
двигуна при з’єднанні “зіркою”
мало
відрізняється від ККД при з’єднанні
“трикутником”
При
малих навантаженнях
,
але потім він падає швидше, ніж
Перемикання
з “зірки” на “трикутник” впливає,
головним чином, на коефіцієнт потужності,
який при малих навантаженнях значно
зростає.
До недоліків даного способу відноситься неплавність пускової операції, що має всього тільки два пускові щаблі й збільшення тривалості пуску.
Для двигунів з фазною обмоткою ротора застосовують пуск за допомогою пускового реостата, включеного в коло ротора.
Розглянемо останній більш докладно. Опір пускового реостата вибирається таким чином, щоб двигун при пуску розвивав максимальний момент. При цьому пусковий струм обмежується й становить не більш 1,5-2,5 від номінального. Плавність пуску досягається застосуванням у реостаті декількох щаблів опору.
На рис.3 наведена залежність обертаючого моменту двигуна від ковзання для трьох опорів RП пускового реостата.
Рис. 3. Пуск асинхронного двигуна з фазною обмоткою ротора
Включення додаткового опору в коло ротора змінює характер залежності обертаючого моменту M від ковзання s (рис. 3) і двигуну з фазним ротором відповідає сімейство характеристик M=ƒ(s). При цьому максимальний момент двигуна не змінюється, збільшення опору зміщає його у бік більшого ковзання. Таким чином, усі криві M=ƒ(s) мають вершину на одній висоті. Перемикання щаблів пускового реостата змушує двигун переходити з однієї характеристики на іншу, при цьому момент двигуна й струм змінюються по східчастій кривій, число щаблів якої визначається числом щаблів пускового реостата.
При включенні пускового реостата опором RП1 двигун рушає з місця при Мпуск=Ммакс. По мірі того, як збільшується частота обертання двигуна, опір пускового реостата зменшують. Цьому відповідає перехід на нову механічну характеристику. Коли пусковий реостат повністю виведений, тобто RП=0, розгін двигуна закінчується і робота двигуна відповідає роботі двигуна з короткозамкненим ротором.
Застосування пускового реостата значно поліпшує пускові характеристики асинхронного двигуна з фазним ротором, підвищуючи момент і зменшуючи стрибок струму. До недоліків цих двигунів варто віднести складність конструкції та більш високу вартість у порівнянні із двигунами з короткозамкненим ротором.