Пуск асинхронных двигателей

В начале пуска ротор двигателя неподвижен (s = 1) и ЭДС Е2 в его обмотке достигает наибольшего значения. Соотношение ЭДС Е2 в начале пуска и после разгона ротора может отличаться в 20—30 раз. Пусковой ток ротора превышает ток при номинальной нагрузке в меньшее число раз, так как реактивное сопротивление ротора Х2 = sX2 также зависит от скольжения. Соответственно пусковой ток статора также в несколько раз превышает свое номинальное значение. По мере разгона ротора токи /2 и /, уменьшаются, и устанавливается нормальный режим работы, определяемый статической нагрузкой на валу. В нормальных условиях длительность пуска двигателя не превышает нескольких секунд. При этом не возникает опасности перегрева двигателя, но в первоначальный момент пуска (длительность нескольких десятых долей секунды) броски тока приводят к значительным колебаниям электромагнитного момента асинхронного двигателя, существенно превышающего значение Мпом, способным привести к поломкам механической части привода, поэтому двигатели соединяют с нагрузкой через демпфирующие устройства (упругие муфты, ременные передачи и др.).

При пуске в асинхронном двигателе происходят электромагнитные и электромеханические переходные процессы, связанные с изменением энергии электромагнитного поля и механической энергии. Электромагнитные переходные процессы вызывают значительные пульсации пускового тока и момента. При пуске длительность разгона асинхронного двигателя до установившегося режима (измеряется секундами) значительно больше, чем длительность электромагнитных переходных процессов (измеряется десятыми долями секунды). Поэтому влияние этих процессов на длительность пуска и нагрев машины невелико. В дальнейшем в этой главе будут приведены результаты исследования режимов работы асинхронного двигателя (пуска, регулирования частоты вращения) с помощью моделирующей программы (см. параграф 5.2) на основе упрощенного алгоритма, учитывающего электромеханические переходные процессы. В данной главе рассматриваемые режимы работы асинхронного двигателя будут иллюстрироваться графиками, полученными с помощью моделирующей программы. Более точный расчет переходных процессов позволяет произвести моделирующая программа, описанная в параграфе 5.3.

Следует учитывать, что двигатели подключены к сети через трансформатор ограниченной мощности. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора уменьшается по мере роста нагрузки в сети. При полной нагрузке трансформатора падение напряжения в сети достигает (10—15)% f/HOM. Если мощность одного двигателя много меньше мощности трансформатора, то при его пуске напряжение в сети изменится незначительно. Но может возникнуть ситуация, когда мощность одного-двух двигателей намного превышает мощность всех остальных двигателей и сравнима с номинальной мощностью трансформатора. Тогда при пуске мощного двигателя токи в обмотках трансформатора будут превышать номинальные значения, например, в 5—7 раз, и напряжение на вторичной обмотке трансформатора и на двигателе уменьшится до (60—70)% ?/1ном. Электромагнитный момент двигателя снизится почти вдвое, а пуск двигателя затянется или вообще окажется невозможным. Уменьшение напряжения на вторичной обмотке трансформатора снизит значение электромагнитного момента других двигателей и может даже привести к их остановке.

На рис. 3.11.1 приведены механическая характеристика п(М), графики зависимостей действующего значения тока статора / и частоты вращения п от времени t, полученные с помощью моделирующей программы (см. параграф 5.2) пуска асинхронного двигателя без нагрузки на валу при прямом включении в сеть (прямой пуск). После включения в сеть асинхронного двигателя в первый момент, когда частота вращения ротора п равна нулю (скольжение 5=1), ток в обмотке статора максимальный. При этом возникает большой пусковой момент, под действием которого частота вращения п двигателя начинает увеличиваться. Это приводит к уменьшению скольжения и тока статора. Когда частота вращения достигнет установившегося значения, двигатель перейдет в установившийся режим работы при холостом ходе.

Моделирующая программа позволяет определить текущие значения параметров в любой точке на графиках, приведенных на рис. 3.11.1. Эти значения указываются под соответствующим графиком. На рис. 3.11.1 указаны значения пускового момента (Мп = 41,10 Н м) при неподвижном роторе (п = 0), пускового тока (/и = 25,00 А) в первый момент пуска (t = 0), частоты вращения при холостом ходе (пх = 1491 об/мин) в установившемся режиме (t = 0,49 с).

Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Рис. 3.11.1. Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

(Модель)

В условиях эксплуатации может возникнуть необходимость ограничения пусковых токов с одновременным увеличением вращающего электромагнитного момента двигателя. Поставленную задачу решают путем искусственного увеличения активного сопротивления фазы обмотки ротора, что осуществляется двумя способами:

  • 1) для двигателя с контактными кольцами — включением в цепь ротора пускового реостата;
  • 2) для двигателей с короткозамкнутым ротором — специальной конструкцией обмотки ротора.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >