ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 279
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, пусковой момент Мп = Мп0 .При введении в цепь ротора добавочного активного сопротивления rдоб, когда
, пусковой момент возрастает и при 
достигает наибольшего значения Мп.наиб .При
пусковой момент уменьшается.
Рисунок 2.4 - Зависимость пускового момента от активного сопротивления цепи ротора
При выборе сопротивления пускового реостата rдоб исходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при значительном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пускового реостата rдоб выбирают таким, чтобы обеспечить наибольший пусковой момент (см. рисунок 2.4); если же двигатель включают при небольшом нагрузочном моменте на валу, когда пусковой момент не имеет решающего значения для пуска, оказывается целесообразным сопротивление пускового реостата rдоб выбирать несколько больше значения, соответствующего наибольшему пусковому моменту, т. е. чтобы
. В этом случае пусковой момент оказывается несколько меньшим наибольшего значения, но зато пусковой ток значительно уменьшается.В процессе пуска двигателя ступени пускового реостата переключают таким образом, чтобы ток ротора оставался приблизительно неизменным, а среднее значение пускового момента было близко к наибольшему Мп mах.
Рисунок 2.5 - Зависимость пускового момента асинхронного двигателя с фазным ротором при разных значениях ступеней пускового реостата
Следует иметь в виду, что при слишком быстром переключении ступеней реостата пусковой ток может достигнуть недопустимо больших значений.
Пусковые реостаты состоят из кожуха, рычага с переключающем устройством и ступеней сопротивлений, выполненных из металлической проволоки или ленты, намотанной в виде спирали. Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременное протекание тока, а поэтому рычаг пускового реостата нельзя долго задерживать на промежуточных ступенях, так как сопротивления реостата могут перегореть. По окончании процесса пуска, когда рычаг реостата находится на последней ступени, обмотка ротора замкнута накоротко.
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 двигателя с фазным ротором являются сложность, продолжительность и неэкономичность пусковой операции.
По мере разгона двигателя сопротивление пускового реостата уменьшают, переходя с одной его ступени на другую. Этот переход может осуществляться как вручную, так и автоматически путем закорачивания части сопротивления с помощью контактов.
Ступени пускового сопротивления рассчитываются так, чтобы при переключениях вращающий момент двигателя менялся в выбранных пределах от Мп.mах до Mп.min
Сопротивление пускового реостата, соответствующее Мп=Мп.mах, определяют, приравняв критическое скольжение Sкр единице, т.е.
(2.27)откуда приведенное к числу витков обмотки статора сопротивление пускового реостата
(2.28)2.5. Пуск асинхронных двигателей
2.5.1. Общие положения
При рассмотрении возможных способов пуска необходимо учитывать следующие основные положения:
1) асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной частоты вращения;
2) величина пускового тока должна быть ограничена таким значением, чтобы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети;
3) схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стоимость пусковых устройств — малыми.
При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на холостом ходу в активном сопротивлении его вторичной цепи выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимых во вращение маховых масс. При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором под нагрузкой количество выделяемой энергии соответственно увеличивается.
Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной. При частых песках, а также при весьма тяжелых условиях пуска, когда маховые массы приводимых в движение механизмов велики, возникает опасность перегрева обмоток двигателя.
Число пусков асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в час, допустимое по условиям его нагрева, тем больше, чем меньше номинальная мощность двигателя и чем меньше соединенные с его валом маховые массы. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью 3—10кВт в обычных условиях допускают до 5—10 включений в час.
Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором сопровождается переходным процессом, обусловленным переходом ротора и механически связанных с ним частей исполнительного механизма из состояния покоя в состояние равномерного вращения, когда вращающий момент двигателя уравновешивается суммой противодействующих моментов, действующих на ротор двигателя.
Пусковые свойства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором определяются в первую очередь значением пускового тока Iп или его кратностью Iп/Iном и значением пускового момента Мп или его кратностью Мп/Мном.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, обладающий хорошими пусковыми свойствами, развивает значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном двигателе сопряжено с определенными трудностями, а иногда оказывается невозможным.
В начальный момент пуска скольжение s=1, поэтому, пренебрегая током холостого хода, пусковой ток определяется по формуле:
(2.29)Пусковой момент определяется по формуле:
(2.30)Из этих формул следует, что улучшить пусковые свойства двигателя можно, увеличив активное сопротивления цепи ротора, так как в этом случае уменьшение пускового тока сопровождается увеличением пускового момента. В то же время напряжение по-разному влияет на пусковые параметры двигателя: с уменьшением напряжения пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, но одновременно уменьшается пусковой момент. Целесообразность применения того или иного способа улучшения пусковых свойств двигателя определяется конкретными условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые предъявляются к его пусковым свойствам.
Помимо пусковых значений тока Iп и момента Мп пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой операции, ее экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потерь энергии в ней)
2.5.2 Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Наиболее простым способом пуска двигателя с короткозамкнутым ротором является включение обмотки его статора непосредственно в сеть, на номинальное напряжение обмотки статора. Такой пуск называется прямым. При этом пусковой ток двигателя
.Современные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проектируются с таким расчетом, чтобы они по величине возникающих при пуске электродинамических усилий, действующих на обмотки, и по условиям нагрева допускали прямой пуск. Поэтому прямой пуск возможен, когда сеть достаточно мощна и пусковые токи не вызывают недопустимо больших падений напряжения в сети (не более 10—15%).
Нормальным способом пуска двигателей с короткозамкнутым ротором является прямой пуск.
При небольшой инерционности исполнительного механизма частота вращения ротора двигателя быстро достигает установившегося значения и пусковой ток также быстры спадает, не вызывая перегрева обмотки статора. Если по условиям падения напряжения в сети прямой пуск двигателя с короткозамкнутым ротором невозможен, применяются различные способы пуска двигателя при пониженном напряжении. Однако при этом пропорционально квадрату напряжения на зажимах обмотки статора или квадрату пускового тока двигателя понижается пусковой момент, что является недостатком пуска при пониженном напряжении.
Рисунок 2.6 - Графики изменения тока и момента при пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Поэтому эти способы пуска применимы, когда возможен пуск двигателя на холостом ходу или под неполной нагрузкой. Необходимость пуска при пониженном напряжении встречается чаще всего у мощных высоковольтных двигателей. Существует несколько способов понижения подводимого к двигателю напряжения.
2.5.3. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмотки статора со звезды на треугольник
Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, работающего при соединении обмоток статора треугольником, можно применить пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник. В момент подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. При этом фазное напряжение на статоре снижается в
раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фазах обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному току, в то время как при соединении этих же обмоток треугольником линейный ток больше фазного в раз. Следовательно, включив обмотки статора звездой, линейный ток уменьшается в 3 раза.После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, переключатель быстро переводят в положение «треугольник» и фазные обмотки двигателя оказываются под номинальным напряжением. Возникший при этом бросок тока является незначительным.
Рассмотренный способ пуска имеет существенный недостаток — уменьшение фазного напряжения в
раз сопровождается уменьшением пускового момента в три раза, так как, пусковой момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором прямо пропорционален квадрату напряжения. Такое значительное уменьшение пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу.
Рисунок 2.7 - Графики изменения момента и фазного тока при пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмотки статора со звезды на треугольник.
Недостатком этого способа пуска является то, что при пусковых переключениях цепь асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором разрывается, что связано с возникновением коммутационных перенапряжений. Этот способ ранее широко применялся при пуске низковольтных двигателей, однако с увеличением мощности сетей потерял свое прежнее значение и в настоящее время используется сравнительно редко.