Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы. Лекции для курсов Электрические машины и аппараты

• Название: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты
• Дата: 24.04.2023
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы.docx
• Тип: Лекции; #1085552
• страница: 13 из 19

Пусковые характеристики асинхронного двигателя

График зависимости М = f (s)называется пусковой характеристикой двигателя.




Рис.38.1. Пусковая характеристика асинхронного двигателя.

Для устойчивой работы двигателя важно, чтобы автоматически устанавливалось равновесие вращающего и тормозящего моментов: с увеличением нагрузки на валу двигателя должен соответственно возрастать и вращающий момент.

Это уравновешивание у работающего асинхронного двигателя осуществляется следующим образом:

при увеличении нагрузки на валу тормозящий момент оказывается больше вращающего, вследствие чего скорость вращения ротора уменьшается – скольжение возрастает.

Повышение скольжения вызываетувеличение вращающего момента, и равновесие моментов восстанавливаетсяпри возросшем скольжении.

 На пусковой характеристике имеются три характерных точки, определяющих условия работы двигателя. (А,Б,В)       

 В точкеА двигатель работает устойчиво. Если двигатель под влиянием какой-либо причины уменьшит частоту вращения, то скольжение его возрастет, вместе с ним возрастет вращающий момент. Благодаря этому частота вращения двигателя повысится, и вновь восстановится равновесие электромагнитного и противодействующего моментов М_эм = М₂;.
         В точкеБработа двигателя не может быть устойчива: случайное отклонение частоты вращения приведет либо к остановке двигателя, либо к переходу его в точку А.
         Следовательно, вся восходящая ветвь характеристики является областью устойчивой работы двигателя, а вся нисходящая часть - областью неустойчивой работы.

Т очкаБ, соответствующая максимальному моменту, разделяет области устойчивой и неустойчивой работы.
         Максимальному значению вращающего момента соответствует критическое скольжение S_k. Скольжению S = 1соответствует пусковой момент. Если величина противодействующего тормозного момента М₂больше пускового МП, двигатель при включении не запустится, останется неподвижным.

Для целей электропривода большое значение имеет зависимость скорости

вращения двигателя от нагрузки на валу n=F(M); эта зависимость носит назва-

ниемеханической характеристики(рис.38.2).

По форме своей она отличается откривой M=F(s) только положением по отношению к координатным осям.
Рис. 38.2. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Пуск в ход асинхронных двигателей

Общие определения.

Все асинхронные двигатели должны самостоятельно пу­скаться в ход, т. е. разгоняться от неподвижного состояния (n = 0, s= 1) до номинальной частоты вращения (n = n_ном, s= s _ном) преодолевая при этом момент сопротивления на­грузки.

Пуск проводится успешно, если электромагнитный момент двигателя превышает сумму статического и динамического моментов сопротивления нагрузкиво время разгона, а вре­мя пуска тем меньше, чем больше разность между электро­магнитным моментом двигателя Ми моментом сопротивле­ния М_с.

Таким образом, чем больший момент развивает двигатель при пуске, тем меньше время пуска, выделяемая во время пуска энергия потерь в обмотках и соответствен­но перегрев обмоток.

Если момент сопротивления (нагрузки) больше момен­та, развиваемого двигателем, то пуск вообще оказывается невозможным.

Пуск в ход асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Для пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором применяются следующие способы:

• 
  прямойвключение,
  
• 
  пуск при пониженном напряжении питания.
  

40.2.1. Прямое включение

Прямое включениеасинхронного двигателя в сеть явля­ется наиболее простым способом пуска двигателя. В то же время в этом случае обмотки статора и ротора двига­теля обтекаются большим пусковым током (током КЗ), равным 4—7-кратному значению номинального. Поэтому очень важно, чтобы время пуска двигателя было при этом как можно меньшим. Такой метод пуска применяется для небольших двигателей, или для двигателей, приводящих во вращение небольшие механические нагрузки.
40.2.2.Пуск при пониженном, напряжении

Пуск при пониженном напряжении питания осуществляется обыч­но в тех случаях, когда прямой пуск не допускается по условиям работы сети.

Обычно применяют один из четырех способов пуска при пониженном напряжении:

• 
  двигателя через понижающий автотрансфор­матор;
  
• 
  переключение обмотки статора со звезды на треуголь­ник;
  
• 
  включение двигателя через полупроводниковый регуля­тор напряжения.
  

Во всех этих случаях снижение напряжения ведет не только к пропорциональному уменьшению пускового тока (положительный эффект), но и к резкому (квадратичному) уменьшению пускового момента (отрицательный эффект).
а) Пуск асинхронного двигателя через автотрасформатор

На рис.40.1. показана схема пуска асинхронного двигателя через автотрансформатор.
Рис.40.1. Пуск асинхронного двигателя с помощью автотрансформатора

Уменьшения напряжения при пуске можно достигать включением между сетью и двигателем понижающего авто­трансформатораТ(рис. 40.1). При пуске сначала замыка­ют рубильник QS1, и пониженное напряжение попадает на обмотки двигателя. По достижении ротором достаточной частоты вращения замыкают рубильник OS2, шунтируя автотрансформатор так, что полное напряжение сети по­падает на обмотки двигателя.




б) Пуск с переключением об­моток статора со звезды на тре­угольник

К способам пуска с пониже­нием напряжения можно отнести также пуск с переключением об­моток статора со звезды на тре­угольник (рис. 40.2).
Рис.40.2. Схема пуска двигателя с переключением обмоток со звезды на треугольник
В режиме пуска переключатель QSнахо­дится в положении , причем об­мотка статора включена по схе­ме звезды. После того как ротор достигнет установившейся частоты вращения, переключатель не­обходимо перевести в положение и обмотки статора будут включены по схеме треуголь­ника.

При данном способе пуска фактически снижается на­пряжение, подводимое к каждой фазе двигателя, поскольку при одинаковом напряжении сети фазное напряжение в схеме звезды в раз меньше, чем в схеме треугольника. Пусковой ток в сети при соединении обмотки статора и звезду снижается в раза по сравнению с пусковым током при соединении в треугольник. Однако пусковой мо­мент, пропорциональный квадрату напряжения, снижается в 3 раза.
40.3. Пуск в ход асинхронного двигателя с фазным ротором

Т ак как фазный ротор содержит медную обмотку, начала которой замкнуты на контактные кольца, то через скользящий контакт ( кольцо – щетка) мож­но вводить в цепь ротора добавочное сопротивление (пусковые реостаты).

Этот способ применяют при тяжелых условия пуска, т.е. при большой нагрузке на валу. Для реостатного пуска используют асинхронные двигатели с фазным ротором, в цепь ротора включается пусковой реостат. Реостатный пуск служит для увеличения пускового момента. Одновременно происходит уменьшение пускового тока двигателя. По мере разгона двигателя пусковой реостат выводится и после окончания пуска обмотка ротора оказывается замкнутой накоротко.

Рис. 40.3 Включение пусковых реостатов со ступенчатым регулированием.

В момент пуска в ход в цепь ротора введен полностью пусковой реостат (R_пуск3 = R_пуск1 + R_пуск2), для чего контакты реле К₁ и К₂ разомкнуты. При заданной нагрузке на валу и введенном реостате R_пуск3пусковой ток уменьшается. Для дальнейшего разгона двигателя нужно замкнуть контакты К₁, при этом сопротивление пускового реостата снизится до R_пуск2 и разгон будет продолжаться с уменьшенным пусковым током. При замыкании контактов К₂, пусковой реостат будет полностью выведен (R_пуск=0) и окончательный разгон двигателя будет продолжаться по его естественной механической характеристике с естественным пусковым током.