2.12. Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором

Пусковые свойства двигателя определяются главным образом значением пускового тока и моментаили их кратностямии. Двигатель с хорошими пусковыми свойствами развивает значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе, но такое сочетание пусковых параметров сопряжено с определенными трудностями. Помимо этого пусковые свойства двигателей оцениваются по продолжительности и плавности пуска, сложности пусковой операции, ее экономичности.

В асинхронных двигателях с фазным ротором можно влиять на пусковые характеристики введением в цепь ротора на время пуска пускового реостата. Тогда сопротивление фазы ротора складывается собственного сопротивления обмотки и пускового реостата:

.Максимальное значение сопротивление пускового реостата выбирают соответствующим максимальному моменту при пуске:

, откуда.

На рисунке показана схема включения пускового реостата ПР в цепь фазного ротора и график изменения пускового момента при трех ступенях пускового реостата.

Рис. Схема включения пускового реостата и построение графика пускового момента асинхронного двигателя с фазным ротором.

Характеристика при номинальных параметрах без добавочного сопротивления называется естественной механической характеристикой. В асинхронных двигателях с фазным ротором обеспечивается наиболее благоприятное соотношение между пусковым моментом и пусковым током: большой пусковой момент при небольшом пусковом токе (в 2–3 раза больше номинального). Недостатками пусковых свойств двигателей с фазным ротором являются некоторая сложность, продолжительность и неэкономичность пусковой операции.

2.13. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обычно пускаются в ход прямым включением в сеть с номинальным напряжением . Процессразбега ротора двигателя от неподвижного состояния до номинальной частоты вращения определяется его механической характеристикойи механической характеристикой нагрузкисогласно уравнению механического движения:

, гдеJ – момент инерции вращающихся частей, приведенный к ротору.

Время пуска определяется путем интегрирования:

.

Требования к механическим характеристикам асинхронных двигателей регламентируются стандартами. Для двигателей общепромышленного применения в зависимости от их мощности и частоты вращения предъявляются следующие требования: максимальный вращающий момент должен находиться в пределах 1,7–2,2;пусковой момент – в пределах 0,7–2;минимально допустимый вращающий момент при пуске – впределах 0,6 – 1.

Время пуска невелико и лежит в пределах от долей секунд до нескольких секунд, но сопровождается значительными пусковыми токами и может вызвать падение напряжения сети. При необходимости уменьшения пускового тока двигателя применяют пуск при пониженном напряжении. Этот способ реализуется переключением на время пуска обмоток с треугольника на звезду, либо пуском через реактор или автотрансформатор.

2.14. Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми свойствами

В короткозамкнутую обмотку ротора нельзя ввести во время пуска дополнительное сопротивление, но пусковые характеристики двигателя можно улучшить, если использовать для увеличения активного сопротивления обмотки ротора поверхностный эффект в стержнях обмотки. Поверхностный эффект наиболее выражен в начале пуска, когда частота тока в роторе близка к частоте сети.

В асинхронных двигателях с глубокими пазами на роторе высота стержней из алюминия составляет 40–60 мм, что позволяет получить при частоте 50 Гц 3–4-кратное увеличение сопротивления.

Асинхронные двигатели с двойной беличьей клеткой обладают еще более высокими пусковыми свойствами. На роторе двигателя имеются две короткозамкнутые обмотки, стержни которых расположены в полузакрытых пазах на различной глубине, отделенные друг от друга узким шлицем

Широкое распространение имеют также обмотки со стержнями колбообразного 6 и трапецеидального 4 профиля, особенно для быстроходных и мощных двигателей.

На рисунке для сравнения показаны механические характеристики асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами различного исполнения.

Рис. Механические характеристики короткозамкнутых асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми свойствами: 1 – двигатель с фазным ротором; 2 – короткозамкнутая обмотка с круглыми стержнями; 3 – прямоугольные стержни в глубоких пазах; 4 – стержни трапецеидального профиля; 5 – двойная беличья клетка; 6 – стержни колбообразного профиля.

Увеличение пускового момента в короткозамкнутых двигателях с улучшенными пусковыми свойствами сопровождается снижением максимального момента на 15–25 % и коэффициента мощности на 4–6 % по сравнению с двигателями с круглыми пазами на роторе по причине связи с возрастания индуктивного сопротивления рассеянияобмотки ротора.