Пуск асинхронного двигателя. Способы пуска
Главной проблемой при пуске любого электродвигателя является бросок (резкое увеличение) тока в обмотках.
Существуют следующие способы пуска асинхронного двигателя:
1. прямой пуск (без специальных методов ограничения пускового тока);
2. пуск посредством переключения обмотки статора со звезды Y на треугольник ∆;
3. пуск при помощи реактора;
4. пуск (ход) посредством автотрансформатора.
Все названные способы пуска относятся к асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, а асинхронный двигатель с фазным ротором обеспечивается включением дополнительного сопротивления (как правило включаются трехфазные реостаты). Этим обеспечивается не только ограничение пускового тока, но и достижение требуемой величины пускового момента.
Под пусковыми характеристиками асинхронного двигателя понимают:
- кратность пускового тока (In/Iн);
- кратность пускового момента (Mn/Mн);
- экономичность пуска (зависит от простоты, надежности и стоимости пусковой аппаратуры).
Пуск на прямую (прямое включение в сеть).
Такой способ пуска допускается при продолжительном режиме работы асинхронного двигателя, ввиду кратковременности процесса пуска.
Существуют ГОСТированные критерии прямого пуска:
- по кратности пускового тока (In/Iн = 4 — 8);
- по кратности пускового момента (Mn/Mн = 0.8 — 1.5).
Оценочное соотношение
Пуск посредством переключения обмотки статора со звезды Y на треугольник ∆.
При Y мы имеем:
При ∆ мы имеем:
Т.е. линейные токи в положении Y и ∆ отличаются в 3 раза.
Пуск посредством реактора.
Этот способ заключается в использовании трехфазного индуктивного сопротивления, т.е. между каждой питающей фазой и каждой приемной фазой обмотки статора асинхронного двигателя включена катушка индуктивности. Это позволяет замедлить процесс нарастания тока.
Обычно величину R подбирают такую, чтобы In/Iн= 2 — 3.
Пуск посредством автотрансформатора.
Аналогичен предыдущему, только вместо реактора используется автотрансформатор, плавно регулирующий подаваемое напряжение, а следовательно и величину In.
Этот способ пуска наиболее применяемый с точки зрения пусковых характеристик, но при этом самый дорогой.
Энергетические соотношения в асинхронном двигателе
Пусть Р1 – электрическая мощность, подаваемая к статору асинхронного двигателя по цепи, а
Р2 – полезная механическая мощность на валу двигателя.
Распределение мощности в асинхронном двигателе описывается соотношением
P2 = P1 - Pm1 - Pc1 - Pm2 – Pmx – Pдоб (8)
где Pm1,Pm2 – соответственно потери меди в статоре и роторе;
Pc1 – потери стали статора;
Pmx – механические потери;
Pдоб – добавочные потери.
Рc2 = 0, ввиду малой частоты перемагничивания стали ротора.
Мощность, передаваемая от статора к ротору через воздушный зазор, называется электромагнитной мощностью.
Pэm = P1 - Рm1 - Pc1 (9)
Мощность асинхронного двигателя при холостом ходе (Х.Х.), когда его ротор вращается без нагрузки, определяется формулой
Ро = 3I1r1 + Pc1 + Рmx + Pдоб (10)
Мощность асинхронного двигателя при коротком замыкании (К.З.) определяется соотношением
Рк = Pm1 + Pm2 = I1r1 + I'2r (11)
где I'2r'2 – приведенные величины, т.е. в асинхронном двигателе все величины ротора приводятся к величинам статора по числу витков обмотки статора. Совершенно аналогично, как для трансформатора.
Т.е. в теории асинхронный двигатель рассматривается (описывается теми же соотношениями), что и трансформатор. Единственная разница заключается в том, что ток холостого хода в асинхронном двигателе составляет 20 – 50 % от Iн, а ток холостого хода у трансформатора составляет 2 – 8 % от Iн, т.к. у асинхронного двигателя есть воздушный зазор между статором и ротором.