Пуск асинхронных двигателей

Для пуска двигателя обмотку его статора подключают к трехфазной сети с помощью автомата ?2^{1 П}Р^И включенном автомате QF₂ (рис. 5.22,а).

После включения автомата <2^ происходит разгон двигателя до установившейся частоты вращения, при которой момент, развиваемый двигателем, равен моменту сил сопротивления на его валу. Такой пуск называют прямым. В условиях нормальной работы момент сопротивления (нагрузки) М_с на валу двигателя может изменяться в довольно широких пределах и, если момент окажется больше критического М_к, двигатель остановится. Принято, что допустимые изменения момента находятся в пределах от М = 0 до М = (0,8 * 0,9)М_К, при этом двигатель работает на участке механической характеристики, где 5 < в_к.

Длительная работа двигателя допустима при моментах на его валу, не превышающих номинального значения М_н (рис. 5.16).

К недостаткам прямого пуска относятся: относительно малый пусковой момент: М_п = (1,2 ч-1,6)М_Н; большой пусковой ток: /_я = (5 ч-1)1_н.

Из-за первого недостатка иногда приходится выбирать двигатель большей мощности, чем это требуется по условиям работы при установившемся режиме, что экономически нецелесообразно.

Большой ток в периоды пуска двигателя может вызвать значительное падение напряжения в сети малой мощности, что неблагоприятно скажется на работе других потребителей, включенных в сеть, например, вызовет мигание осветительных приборов, снижение момента на валу двигателей, подключенных к сети.

Большой пусковой ток ограничивает допустимое число пусков (включений) двигателя в час. При большом числе включений даже мало загруженный в установившемся режиме двигатель из-за больших пусковых токов может перегреться и выйти из строя.

В маломощных сетях со значительной протяженностью кабельных линий для ограничения пускового тока применяют пуск с активным или индуктивным сопротивлением, включенным в цепь обмотки статора (рис. 5.22,а) или пуск с переключением обмотки со звезды на треугольник (рис. 5.22,6).

Перед пуском автомат ОР2 (рис. 5.22,а) устанавливают в выключенное положение, затем включают автомат <2¹. После окончания разбега ротора двигателя включают автомат QF2, чем шунтируют добавочные пусковые резисторы Я_д .

Соответствующим подбором сопротивления К_д можно ограничить пусковой ток до любого необходимого значения.

Рис. 5.22. Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора: с добавочным сопротивлением в цепи обмотки статора (а): с переключением фаз обмотки статора со звезды на треугольник (б).

Однако в этом случае одновременно уменьшаются пусковой и критический моменты из-за снижения напряжения на обмотках статора, вызванного падением напряжения на сопротивлении Я_д.

Пуск двигателя с переключением обмоток статора двигателя со звезды на треугольник возможен, когда обмотка статора может быть соединена звездой и треугольником и напряжение сети (V_л) соответствует соединению обмотки статора треугольником. Например двигатель имеет номинальное напряжение 380/220 В, (это означает, что двигатель рассчитан для работы с напряжением на фазе обмотки статора и_ф = 220В. Для включения двигателя в сеть с линейным напряжением ?/, = 3805его обмотки соединяются звездой, а при линейном напряжении сети II, = 220В — треугольником), а линейное напряжение сети 220 В. Установив предварительно автомат ()Р2 (рис. 5.22,6) в положение 1 (на схеме он установлен в положении 2), что соответствует соединению обмотки статора звездой, автоматом QF включаем двигатель в сеть. После пуска автомат ()Г2 переводим в положение 2, благодаря чему обмотка статора оказывается соединенной треугольником. Напряжение на фазе обмотки статора.

во время пуска будет меньше номинального в.

раз (например, при напряжении сети 220 В оно составит 127 В). Вследствие этого ток фазы уменьшится в той же степени , а поскольку при соединении треугольником линейный ток больше фазного в раз,.

пусковой линейный ток при таком способе пуска будет меньше по сравнению с прямым пуском (когда обмотки статора включены в треугольник — Д) в 3 раза . Одновременно в 3 раза уменьшатся пусковой и максимальный моменты, так как они пропорциональны квадрату фазного напряжения (уравнение 5.33). Значение критического скольжения не изменится, так как оно не зависит от напряжения.

Ввиду значительного снижения пускового момента указанный способ пуска возможен только при малых моментах сил сопротивления на валу двигателя и для маломощных источников энергии.

В последнее время широкое распространение получили схемы плавного пуска асинхронных двигателей с помощью тиристорных регуляторов напряжения, включенных между сетью и обмоткой статора двигателя (см. раздел 6.7). Изменяя управляющее напряжение и_у тиристорного регулятора можно регулировать фазное напряжение обмоток и_ф двигателя в пределах от 0 до Г/^. При плавном пуске двигателя напряжение на обмотках статора плавно изменяется от начального значения до номинального, например по экспоненте. При этом пусковой ток и момент двигателя изменяются также плавно от начальных до номинальных значений. Регулируя темп нарастания напряжения добиваются нужной плавности пуска и требуемых ограничений тока и момента.

Пуск двигателя с фазным ротором (контактными кольцами) (рис. 5.23) осуществляется подключением обмотки статора к сети с предварительно введенными в цепь ротора добавочными резисторами Я_д. По мере разгона двигателя резисторы Я_д выводятся из цепи ротора.

Рис. 5.23. Схема включения асинхронного двигателя с фазным ротором (контактными кольцами).

Введение

добавочного сопротивления в цепь ротора при пуске асинхронного двигателя с контактными кольцами позволяет увеличить пусковой момент вплоть до максимального значения и одновременно значительно снизить пусковой ток (рис. 5.21).

Это является одной из главных причин, почему в отдельных механизмах вместо асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются двигатели с фазным ротором.

Наиболее распространенная схема дистанционного управления асинхронным двигателем изображена на рис. 5.24.

Защита силовых цепей и двигателя от коротких замыканий осуществляется автоматом QF, а от перегрева, вызванного перегрузками или другими причинами, — тепловым реле КК. Включение и отключение двигателя производятся электромагнитным аппаратом — контактором КМ. Для пуска и останова используются две кнопки: «Пуск» — 551 и «Стоп» — 552.

Автоматический выключатель (автомат) QF служит для подачи и снятия напряжения с установки и защиты установки от коротких замыканий. Рассмотрим устройство и принцип действия аппаратов управления, использованных в данной схеме.

Рис. 5.24. Схема дистанционного управления асинхронным двигателем.

Контактор — силовой электротехнический аппарат, посредством которого осуществляется включение и отключение силовых цепей: двигателей, электрических печей и других устройств. Он включает катушку и контакты: замыкающие и размыкающие.

В некоторых случаях вместо контактора используются автоматы или бесконтактные схемы включения на тиристорах.

Однако прежде чем рассматривать работу схемы управления АД, необходимо обратить внимание на следующее. Все элементы схемы имеют установленные ГОСТ условные обозначения и их наименование, наиболее распространенные из которых приведены в табл. 5.4. Всем элементам одного итого же аппарата присваивают одинаковое буквенное обозначение.

Замыкающим контактом электромагнитного аппарата называется такой контакт, который разомкнут при отсутствии тока в его катушке, а в аппаратах, не имеющих катушек (кнопочные станции, путевые выключатели и т. п.), — при отсутствии внешнего воздействия. Размыкающий контакт при этих условиях замкнут.

Рассмотрим работу схемы рис. 5.24. При нажатии на кнопку 551 катушка контактора КМ получает питание, якорь контактора притягивается и в результате силовые контакты контактора КМ замыкаются и подключают двигатель к сети. Одновременно с этим замыкается блокировочный контакт контактора КМ и шунтирует кнопку 551, что позволяет отпустить кнопку, не прерывая питания катушки контактора. Для останова двигателя нужно нажать на кнопку 552.

При этом цепь катушки контактора размыкается, якорь контактора отпадает, и его силовые контакты КМ размыкаются и отключают двигатель от сети.

В случае перегрузки двигателя срабатывает тепловое реле КК, которое своими контактами размыкает катушки контактора, что приводит к отключению двигателя. Электромагнитные аппараты КМ, КК кнопки 551,552 входят, как правило, в одно устройство, называемое магнитным пускателем.

Таблица 5.4. Графичсскис условные обозначения элементов схемы.

Условные обозначения.	Наименование элементов схемы.
	Резистор регулируемый (реостат)
	Предохранитель плавкий
	Контакты кнопки с самовозвратом: а) с замыкающим контактом б) с размыкающим контактом
	Контакты путевого выключателя: а) замыкающий б) размыкающий
	Контакты и вспомогательные контакты контактора, пускателя, реле: а) замыкающий б) размыкающий
	Обмотка контактора или реле:
	Замыкающие контакты реле времени с выдержкой: а) при размыкании б) при замыкании
	Размыкающие контакты реле времени с выдержкой: а) при размыкании б) при замыкании
	Обмотка теплового реле
	Размыкающий контакт теплового реле