Пуск в ход двигателя непосредственным включением в сеть.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

Этот способ пуска отличается от других своей простотой. Однако в момент подключения двигателя к сети в цепи статора возникает большой пусковой ток, в 5-7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При малой инерционности исполнительного механизма скорость двигателя очень быстро возрастает до установленного значения, и ток спадает, достигая величины, соответствующей нагрузке двигателя. В этих условиях пусковой ток не представляет опасности для двигателя, поскольку он быстро спадает и не может вызвать перегрева обмоток машин. Но значительный бросок тока в цепи двигателя влияет на питающую сеть и при недостаточной мощности последней это влияние может выразиться в заметных колебаниях напряжения сети. Однако при современных мощных энергетических системах и сетях двигатели с короткозамкнутым ротором, как правило, запускаются непосредственным включением в сеть на полное напряжение.

При необходимости уменьшения пускового тока применяют какой-либо из способов пуска при пониженном напряжении.

Пуск в ход двигателя при пониженном напряжении. Пусковой ток двигателя пропорционален напряжению U₁, поэтому уменьшение напряжения U₁ сопровождается соответствующим уменьшением пускового тока.

Имеется несколько способов понижения напряжения U₁ в момент пуска. Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмотки статора треугольником, у которых фазное напряжение равно напряжению сети, может быть применен пуск в ход переключением обмотки статора со звезды на треугольник. В момент подключения двигателя к сети переключатель устанавливают в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной звездой. В этом случае фазное напряжение на статоре понижается в √ 3 раз. Во столько же уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении треугольником он больше фазного в √ 3 раз. Следовательно, применение способа пуска в ход переключением статорной обмотки со звезды на треугольник дает уменьшение пускового (линейного) тока в три раза по сравнению с пусковым током при непосредственном подключении двигателя к сети. После того как ротор двигателя разгонится до скорости, близкой к номинальной, переключатель быстро переводят в положение «треугольник». Возникший при этом бросок тока обычно невелик и не влияет на работу сети. Однако описанный способ пуска имеет серьезный недостаток. Дело в том, что уменьшение фазного напряжения в √ 3 раз при пуске влечет за собой уменьшение пускового момента в (√ 3)² = 3 раза, так как пусковой момент двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения. Такое значительное уменьшение пускового момента ограничивает применение этого способа пуска для двигателей, включаемых под нагрузкой на валу.

Снижение напряжения U₁ при пуске в ход асинхронного двигателя может быть достигнуто также с помощью реакторов или автотрансформатора. Порядок включения следующий. При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 1. Ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, в которых происходит падение напряжения jI₁x_p (здесь x_p – индуктивное сопротивление реактора). В результате на выводы статорной обмотки двигателя подводится пониженное напряжение Ù ’₁ = Ù ₁ - jI₁x_p. После того как ротор двигателя разгонится и пусковой ток спадет, включают рубильник 2, и двигатель оказывается под полным напряжением сети U_1н.

Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в Ù ₁/U_1н раз сопровождается уменьшением начального пускового момента М_п двигателя в (Ù ₁/U_1н)² раз. Необходимое сопротивление реактора определяется по формуле:

x_p = [U_1н(1 - K_p)]/K_pI_п,

где U_1н – номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;
K_p = I’_п/I_п – отношение пускового тока статора при пуске к пусковому току двигателя при пуске непосредственным включением в сеть; обычно K_p = 0, 65.

При автотранспортном пуске вначале замыкают рубильник 1, соединяющий звездой обмотки автотрансформатора. Затем замыкают рубильник 2, и двигатель оказывается включенным на пониженное напряжение U’₁. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в К_а раз, где К_а– коэффициент трансформации автотрансформатора. Ток, измеренный на входе автотрансформатора, уменьшается в К²_араз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток в К_а раз меньше вторичного, а поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет К_а ∙ К_а = К²_а раз.

После того как ротор двигателя придет во вращение, рубильник 1 размыкают, и автотрансформатор превращается в реактивную катушку. При этом напряжение на выводах статорной обмотки несколько повышается. Включением рубильника 3 на зажимы двигателя подается полное напряжение сети U_1н. Таким образом, автотрансформаторный пуск происходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводят напряжение, равное 50-70% от номинального; на второй ступени, где трансформатор служит реактором, напряжение составляет 70-80% от номинального. Так как применение автотрансформатора дает уменьшение пускового тока в К²_а раз

I’_п = I_п / К²_а,

то мощность, на которую должен быть рассчитан пусковой автотрансформатор,

S_a= 3U_1н I_п (1 / К²_а),

где U_1н – номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;
I_п - пусковой ток двигателя при пуске непосредственным включением в сеть.

Автотрансформаторный способ пуска, как и другие способы пуска асинхронных двигателей, основанные на уменьшении подводимого напряжения, сопровождается уменьшением пускового момента, так как величина последнего прямо пропорциональна квадрату напряжения. С точки зрения пусковых токов и пусковых моментов, автотрансформаторный способ пуска выгоднее реакторного, так как при одинаковом уменьшении напряжения пусковой ток при реакторном способе пуска уменьшается в U’₁ / U_1н раз, а при автотрансформаторном способе пуска – в (U’₁ / U_1н)² раз. Но сложность пусковой операции и высокая стоимость аппаратуры несколько ограничивают применение автотрансформаторного способа пуска асинхронных двигателей.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель - это двигатель переменного тока, который вращается за счет взаимодействия переменного магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора (двигатель постоянного тока наоборот). Синхронный двигатель всегда работает на синхронной скорости. Обычно синхронные двигатели имеют большую мощность (свыше 630кВт), иначе его эксплуатация не выгодна (необходимо специальное выпрямительное устройство или генератор постоянного тока на валу). Есть правда синхронные двигатели на малую мощность до 1кВт (синхронные реактивные двигатели).

К преимуществам асинхронных двигателей можно отнести все, кроме малого пускового момента и нелинейности характеристики момент на валу - скорость, малый коэффициент мощности на мощностях ниже номинальной. Преимущество синхронного двигателя - опережающий коэффициент мощности, регулируемый с помощью возбуждения (обмотка ротора). Все остальное - недостатки. Очень трудный пуск (обычно используют асинхронный пуск), а уже потом входят в синхронизм. Очень чувствителен к нагрузкам - если вышел из синхронизма - гасят поле ротора и останавливают. Дорог по стоимости и в эксплуатации.

Главная особенность синхронных электродвигателей – абсолютно жесткая механическая характеристика, т.е., обороты абсолютно не зависят от нагрузки и тока в обмотках, ротор либо крутится с синхронными оборотами, либо не крутится, третьего (крутится медленнее) не дано. В силу данной особенности широко применяется там, где нужны стабильные обороты (привод ведущего вала в студийных магнитофонах, перемешение печатающей головки в принтерах, электромеханические реле времени и т.п.), и не применяется в качестве тягового привода на транспорте. Кроме асинхронных в качестве тяговых используют (и в нашей стране - наиболее широко) коллекторные электродвигатели постоянного (пульсирующего, в случае с ТИСУ) тока.

Механическая характеристика

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒