§ 46. Пуск и реверсирование асинхронных двигателей

Пусковые свойства асинхронных электродвигателей характе­ризуются кратностью пускового тока k = I /I , кратностью пускового момента

k = М /М , добротностью пуска k = k / k . Современные асинхронные электродвигатели имеют: k = 4 ÷ 7, k =l,2 ÷ 2,2, k = 0,3 ÷ 0,4. В отличие от двигателей постоянного тока они развивают сравнительно небольшие пуско­вые моменты.

Пусковой ток по условиям нагрева не опасен для изоляции обмоток двигателя, так как протекает кратковременно. Однако большие пусковые токи, особенно у двигателей большой мощно­сти, вызывают глубокие провалы напряжения в судовой сети. Это неблагоприятно отражается на работе остальных потребите­лей, присоединенных к этой сети.

Пуск асинхронных электродвигателей небольшой мощности осуществляется непосредственным подключением обмотки ста­тора на полное напряжение судовой сети (прямой пуск).

Пуск крупных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при пониженном напряжении производят посредством следующих способов:

- включением резисторов в цепь статора (рис. 2.94, а);

- включением двигателя на время пуска через автотрансформа­тор

(рис.2.94, б)

- переключением обмотки статора со звезды на треугольник (рис 2.94, в);

- включением управляемых дросселей в цепь статора (рис. 2.94, г).

Пуск асинхронного двигателя с включением резисторов R в цепь статора (см. рис. 2.94, а) происходит при пониженном напряжении, подводимом к двигателю, за счет падения напряжения на сопротивлении резисторов R. Это приводит к уменьшению не только силы пускового тока, но и пускового момента. После разгона электродвигателя резисторы выводятся из цепи статора замыканием контактов К2 контактора ускорения.

Рис. 2.94. Схемы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым

ротором.

Автотрансформаторный пуск асинхронного двигателя (см. рис. 2.94, б) осуществляется замыканием контактов линейного контактора К1. В конце пуска автотрансформатор TV размыканием контактов К1 отключается от сети. Асинхронный двигатель М за­мыкающими контактами линейного контактора К2 оказывается включенным на полное напряжение сети. Этот способ позволяет осуществить плавный пуск двигателя постепенным повышением напряжения на его зажимах от нуля до номинального, но требует установки автотрансформатора для каждого двигателя.

Пуск переключением обмоток статора со звезды на треуголь­ник применяется для двигателей, работающих в нормальном ре­жиме при соединении их статорных обмоток в треугольник. При пуске переключатель QS (см. рис. 2.94, в) ставится в нижнее поло­жение, что приводит к включению фазных обмоток двигателя по схеме звезды. Напряжение на двигатель подается замыканием контактов К линейного контактора. В момент пуска фазное на­пряжение обмоток статора уменьшается в раз, а линейный пусковой ток и пусковой момент уменьшаются в три раза. После разгона двигателя переключатель QS устанавливают в верхнее положение, включая обмотки статора треугольником.

Пуск асинхронных двигателей с применением дросселей (см. рис. 2.94, г) основан на снижении напряжения, подводимого к статорной обмотке, за счет падения напряжения на реактивном соп­ротивлении Х рабочих обмоток дросселя L1, так как в началь­ный момент пуска их индуктивное сопротивление велико. По мере разгона двигателя и снижения пускового тока будет уменьшаться падение напряжения в рабочих обмотках дросселя, что приведет к увеличению напряжения на зажимах двигателя. Уменьшая сопротивление резистора управления R, увеличивают ток в об­мотке управления L2 дросселя. Это приведет к уменьшению ин­дуктивного сопротивления его рабочих обмоток L1. Напряжение на зажимах двигателя возрастет. Увеличивая ток в обмотке уп­равления L2, доводят напряжение в конце пуска двигателя почти до номинального.

Все рассмотренные способы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении имеют общий существенный недо­статок - уменьшение пускового момента двигателя, так как мо­мент, развиваемый двигателем, прямопропорционален квадрату напряжения. Поэтому эти способы можно применять только при сравнительно легких условиях пуска.

В электроприводах с тяжелыми условиями пуска применяют асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пуско­выми свойствами: с повышенным скольжением, с двойной бе­личьей клеткой или с глубокими пазами на роторе.

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором производится при помощи пускового реостата R1 - R2, включенного в цепь ро­тора (рис. 2,95, а). Это позволяет не только уменьшить пусковой ток, но и увеличить пусковой момент двигателя вплоть до его максимального значения.

Рис. 2.95. Асинхронный двигатель с фазным ротором:

а - схема пуска; б - пусковая диаграмма.

Рабочая часть механических характеристик асинхронного электродвигателя (рис. 2,95, б) практически не отличается от механических характеристик электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Поэтому расчет пускового реостата для асинхронного двигателя аналогичен расчету пускового реостата для двигателя параллельного возбуждения. Отличительной особенностью является то, что при расчете пускового реостата для асинхронного двигателя используются его спрямленные механи­ческие характеристики (см.рис.2.93). Значения максимального и минимального (переключения) пусковых моментов принимают равными: М =(0,8÷0,85)М и М =(1,1÷1,2)М . По­строение пусковой диаграммы асинхронного двигателя с фазным ротором показано на рис. 2.95, б. Отрезок bk на пусковой диаграмме пропорционален полному сопротивлению фазы ротора (r + r + r ), а другие отрезки на прямой bk (ak, ас, bс) пропор­циональны соответствующим сопротивлениям ступеней пускового реостата и обмотки ротора (r , r , r ).

Внутреннее сопротивление фазы обмотки ротора r можно определить с достаточной для практических целей точностью по одной из формул:

r = U s /( I )

или

r = 10 P s /[3 (1- s )],

где U - линейное напряжение на кольцах разомкнутой обмотки ротора, В; I - ток в обмотке ротора при номинальной нагруз­ке, A;

s - номинальное скольжение;

P - номинальная мощ­ность двигателя, кВт.

Определяют масштаб сопротивлений, Ом/мм: m = r /ak. Зная масштаб m , определяют сопротивление ступеней пускового реос­тата: r = m bс;

r = m ас.

Реверсирование асинхронных электродвигателей осуществля­ется изменением направления вращения магнитного поля статора. Это достигается путем переключения любых двух фаз статорной обмотки двигателя.