-49-
Характерные точки механических характеристик:
1 — режим идеального холостого хода. В этой точке s = 0; n2 = n1; M = 0.
2 — режим короткого замыкания, или начальный этап пуска двигателя. В этой точке s = 1; n2 = 0; M = Mкз = Mпуск.
3 — режим работы с критическим скольжением. В этой точке s = sк; M = Mк.
4 — номинальный режим работы, когда М =
Мн иs=sн=n1−n2н .n1
Пуск АД осуществляется путем подключения фазных обмоток статора к трехфазной сети переменного тока. Применяется прямой пуск, когда напряжение сети практически мгновенно подается на обмотки статора, и пуск, когда напряжение сети подается на обмотки статора ступенчато или плавно с помощью включения в цепь дополнительных элементов. Время пуска составляет от долей до нескольких секунд.
Для прямого пуска двигателя обмотку его статора подключают к трехфазной сети с помощью автомата
А1 при включенном автомате А2.
После включения автомата А1 происходит разгон двигателя с увеличением частоты ротора от нуля до установившейся частоты вращения, при которой момент, развиваемый двигателем, равен моменту сил сопротивления на валу. Пуск возможен, если пусковой момент больше момента сопротивления на валу. В процессе пуска ток статора увеличивается от нуля до максимального значения I1max =(5-7)I1н и затем снижается до установившейся величины, близкой к номинальному значению.
Недостатки прямого пуска: большой пусковой ток и относительно малый пусковой момент.
В маломощных сетях для ограничения пускового тока применяют пуск с активным или индуктивным сопротивлением, включенным в цепь обмотки статора или пуск с переключением обмотки со звезды на треугольник.
Перед пуском двигателя с включенным дополнительным сопротивлением RД автомат А2 устанавливают в выключенное положение, затем включают автомат А1. Происходит пуск двигателя с включенным последовательно с фазной обмоткой сопротивлением RД, поэтому напряжение на фазах обмотки при пуске ниже напряжения сети, и пусковой ток снижается.
-50-
После окончания разбега ротора двигателя включают автомат А2, контакты которого шунтируют добавочные пусковые резисторы RД. Подбором величины RД можно ограничить пусковой ток до любого значения.
Однако в этом случае одновременно уменьшаются пусковой и критический моменты из-заснижения напряжения на обмотках статора, вызванного падением напряжения на сопротивлении. Вместо активного сопротивления можно включить индуктивность.
Пуск двигателя с переключением обмоток статора двигателя со звезды на треугольник возможен, когда обмотка статора может быть соединена звездой и треугольником и напряжение сети соответствует соединению обмотки статора треугольником.
Установив предварительно автомат А2 в положение 1, что соответствует соединению фазных обмоток статора звездой, автоматом А1 подключают обмотку статора к сети. После переходного процесса пуска автомат А2 переводят в положение 2(треугольник). Напряжение фазы обмотки статора во время пуска меньше номинального в√3 раз. Вследствие этого фазный ток уменьшится в той же степени, а поскольку при соединении треугольником линейный ток больше фазного в√3 раз, пусковой линейный ток при таком способе пуска будет меньше по сравнению с пусковым током прямого пуска в 3 раза. Одновременно в 3 раза уменьшается пусковой и максимальный моменты, т. к. они пропорциональны квадрату фазного напряжения. Значение критического скольжения не изменится, т. к. оно не зависит от напряжения.
Этот способ пуска возможен только при малых моментах сопротивления на валу.
Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется прямым подключением обмотки статора к сети с предварительно введенными в цепь ротора добавочными резисторами RД. По мере разгона двигателя резисторы RД выводятся из цепи ротора.
Это позволяет увеличить пусковой момент вплоть до максимального значения, равного критическому, и одновременно снизить пусковой ток.
Из уравнения частоты вращения МП статора n1= | 60f 1 | вытекают два наиболее | |
p | |||
|
|
распространенных способа регулирования частоты вращения ротора двигателя: изменением числа пар полюсов p; изменением частоты напряжения источника f1, питающего АД.
-51-
Регулирование изменением числа пар полюсов осуществляется изменением схемы соединения фазных обмоток статора. Электродвигатель М подключается к трехфазной сети ABC с помощью автомата А через коммутационное устройство SA. Обмотка каждой фазы состоит из нескольких частей (секций), которые соединяются между собой параллельно или последовательно с помощью устройства SA, образуя разное число пар полюсов двигателя.
Есть и второй способ переключения числа пар полюсов. Статор двигателя имеет две или три независимых обмотки с разным числом пар полюсов p1, p2, p3. С помощью коммутатора SA при работе двигателя к сети подключается только одна обмотка с конкретным числом пар полюсов, которой соответствует конкретная частота вращения МП статора.
Двигатели с регулированием частоты вращения изменением числа пар полюсов называются многоскоростными.
Для регулирования частоты вращения ротора АД изменением частоты напряжения статора необходимо иметь отдельный источник энергии с регулируемой частотой.
Схема включает транзисторный преобразователь частоты UZ, включенный между сетью с промышленной частотой и обмоток статора АД М. Преобразователь частоты UZ преобразует переменное трехфазное напряжение с частотой f = 50 Гц в трехфазное переменное напряжение с регулируемыми частотой fрег и напряжением Uрег. Частота fрег может плавно изменяться от нуля до 90 Гц с помощью сигнала uy. Такой способ регулирования частоты АД позволяет получить при всех частотах постоянный
критический момент Мк, широкий диапазон и плавное регулирование частоты вращения, однако стоимость преобразователя частоты достаточно велика.
Существуют и другие способы регулирования частоты вращения, например, изменением напряжение на обмотке статора с помощью тиристорного регулятора напряжения, применяемый для плавного пуска АД.
-52-
12. Способы регулирования частоты (скорости) вращения трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором (с контактными
кольцами).
Регулирование частоты вращения ротора АД с фазным ротором в большинстве случаев осуществляется путем введения в цепь обмотки ротора дополнительного сопротивления RД.
С введением RД критическое скольжение двигателя равно
s | = | R2'+R'Д | . | ||
|
|
| |||
к |
| √xк2+R12 | |||
|
|
|
|
| Добавочное сопротивление |
|
|
|
|
| в цепи обмотки ротора |
|
|
|
|
| увеличивает критическое |
|
|
|
|
| скольжение и не влияет на |
|
|
|
| значение максимального момента | |
|
|
|
|
| Мк. |
|
|
|
|
| На рисунке естественная (1) |
|
|
|
|
| и искусственные (2) и (3) |
|
|
|
|
| механические характеристики |
|
|
|
|
| для различных значений |
|
|
|
|
| добавочного сопротивления. |
|
|
|
|
| К недостаткам данного |
|
|
|
|
| способа регулирования частоты |
|
|
|
| вращения ротора относятся: | |
|
|
|
|
| значительные потери энергии в |
|
|
|
|
| регулировочном добавочном |
сопротивлении; малая жесткость механических характеристик, из-зачего небольшое | |||||
изменение момента на валу вызывает значительное изменение частоты вращения; дискретное регулирование частоты вращения.
Его обмотки якоря I (рис. 1, а) соединены звездой и подключены к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает
электромагнитный момент М (рис. 1,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе, в отличие от асинхронного, ротор будет разгоняться до частоты вращения n1, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения).
Объясняется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.
studfiles.net
ПРЯМОЙ ПУСК
При рассмотрении возможных способов пуска в ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения: 1) двигатель 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 скорости 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 на холостом ходу в активном сопротивлении его вторичной цепи выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимых во вращение маховых масс, а при пуске под нагрузкой количество выделяемой энергии соответственно увеличивается. Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной. При частых пусках, а также при весьма тяжелых условиях пуска, когда маховые массы приводимых в движение механизмов велики, возникает опасность перегрева обмоток двигателя. Подробно динамика движения электропривода и энергетические соотношения при пуске рассматриваются в курсах электропривода. Число пусков асинхронного двигателя в час, допустимое по условиям его нагрева, тем больше, чем меньше номинальная мощность двигателя и чем меньше соединенные с его валом маховые массы. Двигатели мощностью 3—10 кет в обычных условиях допускают до 5—10 включений в час.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проще по устройству и обслуживанию, а также дешевле и надежнее в работе, чем двигатели с фазным ротором.
Поэтому всюду, где это возможно, применяются двигатели с короткозамкнутым ротором и подавляющее большинство находящихся в эксплуатации асинхронных двигателей являются двигателями с короткозамкнутым ротором.
Наиболее простым способом пуска двигателя с короткозамкнутым ротором является включение обмотки его статора непосредственно в есть, па номинальное напряжение обмотки статора. Такой пуск называется прямым.
При этом пусковой ток двигателя Iп=(4—7,0)Iн.
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 обмоток допускали прямой пуск. Поэтому прямой пуск всегда возможен, когда сеть достаточно мощна и пусковые токи двигателей не вызывают недопустимо больших падений напряжения в сети (не более 10—15%). Современные энергетические системы, сети и сетевые трансформаторные подстанции обычно имеют такие мощности, что в подавляющем большинстве случаев возможен прямой пуск асинхронных двигателей.
Нормальным способом пуска двигателей с короткозамкнутым ротором поэтому является прямой пуск.
Нередко таким образом осуществляется пуск двигателей мощностью в тысячи киловатт.
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 также пусковой момент, что является недостатком пуска при пониженном напряжении.
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.
Реакторный пуск
Реакторный пуск осуществляется согласно схеме. Сначала включается выключатель В1, и двигатель получает питание через трехфазный реактор (реактивную или индуктивную катушку) Р,
сопротивление которого Хр ограничивает величину пускового тока. По достижении нормальной скорости вращения включается выключатель В2, который шунтирует реактор, в результате чего на двигатель подается нормальное напряжение сети.
Пусковые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником и рассчитываются по нагреву только на кратковременную работу, что позволяет снизить их вес и стоимость. Для весьма мощных двигателей применяются также реакторы без ферромагнитного сердечника, с обмотками, укрепленными на бетонном каркасе. Выключатель В1 выбирается на такую отключающую мощность, которая позволяет отключить двигатель при глухом коротком замыкании за выключателем, а выключатель В2 может иметь низкую отключающую мощность.
Если составляющие сопротивления короткого замыкания двигателя равны 
и 
то начальный пусковой ток при прямом пуске
а при реакторном пуске, при пренебрежении активным сопротивлением реактора,
Следовательно, при реакторном пуске начальный пусковой ток уменьшается в
раз. Во столько же раз уменьшается также напряжение на зажимах двигателя в начальный момент пуска. Начальный пусковой момент при реакторном пуске Mп.р уменьшается по сравнению с моментом при прямом пуске Мп.п 
в
раз.
В приведенных соотношениях не учитывается изменение величины xk при изменении величины пускового тока. При необходимости нетрудно учесть это изменение.
АвтотрансформаторныЙ пуск
Автотрансформаторный пуск осуществляется по схеме (рис 1.) в следующем порядке. Сначала включаются выключатели В1 и В2, и на двигатель через автотрансформатор AT подается пониженное напряжение. После достижения двигателем определенной скорости выключатель В2 отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора AT, который в этом случае работает как реактор. Наконец включается выключатель В3, в результате чего двигатель получает полное напряжение.
Выключатель В1 должен быть выбран на отключающую мощность при коротком замыкании, а выключатели В2 и ВЗ могут иметь меньшие отключающие мощности. Пусковые автотрансформаторы рассчитываются на кратковременную работу. Согласно ГОСТ 3211—46, пусковые автотрансформаторы должны иметь ответвления, соответствующие величинам вторичного напряжения, равным 73, 64 и 55% от первичного при прямой схеме включения и 45, 36 и 27% при
Рис 1.
Рис 2.
обратной схеме включения (рис. 2). В каждом конкретном случае выбирается подходящая ступень напряжения.
Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение двигателя в kат раз, то пусковой ток в двигателе или на стороне НН
автотрансформатора Iп.д уменьшается также в kат раз, а пусковой ток на стороне ВН автотрансформатора или в сети Iп.с уменьшается в 
раз. Пусковой момент Mп, пропорциональный квадрату напряжения на зажимах двигателя, уменьшается также в раз.
Таким образом, при автотрансформаторном пуске Мп и Iп.с уменьшаются в одинаковое число раз. В то же время при реакторном пуске пусковой ток двигателей Iп.д является также пусковым током в сети Iп.с и пусковой момент Мп уменьшается быстрее пускового тока (в квадратичном отношении). Поэтому при одинаковых величинах Iп.с при автотрансформаторном пуске пусковой момент будет больше. Однако это преимущество автотрансформаторного пуска достигается ценой значительного усложнения и удорожания пусковой аппаратуры. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется реже реакторного, при более тяжелых условиях, когда реакторный пуск не обеспечивает необходимого пускового момента.
Читайте также:
lektsia.com
| Трехфазный асинхронный двигатель нормального исполнения может создавать вращающий момент без принятия специальных мер при питании от сети однофазного тока. Предположим, что цепь одного из проводов работающего двигателя, присоединенного к трехфазной сети, разомкнулась (например, вследствие перегорания плавкой вставки предохранителя). Машина, оказавшаяся в однофазном режиме с последовательным или последовательно-параллельным соединением обмоток статора (рис. 1), будет продолжать вращаться, преодолевая момент сопротивления нагрузки. Однофазное включение асинхронного двигателя при соединении:а) звездой; б) треугольником  В первом случае одна фаза полностью теряет питание, во втором происходит уменьшение напряжения на каждой из двух фаз, соединенных последовательно. Частота вращения двигателя при этом в обоих случаях снижается, а скольжение увеличивается.Увеличение скольжения при неизменной нагрузке на валу сопровождается значительным возрастанием тока.Для предупреждения излишнего перегрева обмоток необходимо снизить нагрузку двигателя до 60-65 % от номинальной. Остановив трехфазный двигатель, работающий в однофазном режиме, легко убедиться в том, что пустить его в ход непосредственно включением в сеть однофазного тока будет невозможно. Вращающий момент при пуске оказывается равным нулю. Это обусловлено характером магнитного поля статора, которое в однофазном режиме является пульсирующим.Пульсирующее поле может быть представлено в виде двух полей, вращающихся с одной и той же синхронной частотой в противоположные стороны. Наибольшее значение (амплитуда) каждого из них равно половине амплитуды пульсирующего поля. Разложение пульсирующего поля и его изменение во времени иллюстрируются простым графическим построением (рис. 2) с допущением, что обмотка, по которой проходит ток (показанная в виде одного витка), создает в воздушном зазоре машины синусоидально распределенное магнитное поле (сплошная линия). Каждое из вращающихся полей (пунктирные линии 1 и 2) наводит в обмотке ротора ЭДС, под влиянием которых возникают токи. Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся (1 и 2)  Взаимодействие вращающихся полей с токами ротора приводит к образованию вращающихся моментов, направленных в противоположные стороны. Неподвижный ротор по отношению к этим полям находится в одинаковых условиях, поэтому вращающие моменты полностью уравновешивают друг друга, этим и объясняется то обстоятельство, что трехфазный двигатель в однофазном режиме не имеет начального (пускового) момента.Прямое поле направление вращения котоpoгo совпадает с направлением вращения ротора, наводит в eгo обмотке токи небольшой частоты (23 Герц при частоте напряжения сети 50 Герц). Обозначим момент, обусловленный прямым полем, через М1. Встречному (обратному) полю соответствует тормозной момент М2. Токи, индуктированные в обмотке ротора встречным полем, при малых значениях скольжения имеющего повышенную частоту (около 100 Гц) и, становясь поэтому почти чисто реактивными, оказывают размагничивающее действие. Ослабление встречного поля вызывает уменьшение тормозного момента М2.Скольжение ротора по отношению к обратному полю равно:  По этой причине токи ротора, наведенные обратным полем, имеют повышенную частоту:  Каждое из вращающихся магнитных полей (прямое и обратное) является круговым. Пространственный вектор магнитодвижущей силы (МДС) кpyгoвого поля вращается с равномерной скоростью (n1=const), причем конец вектора перемещается по окружности. Диаграммы вращающихся магнитных полей:а) прямого кругового; б) обратного кругового; в) эллиптического  Результирующее магнитное поле, обусловленное результирующие МДС Ḟ, становится эллиптическим: конец вектора Ḟ при вращении описывает эллипс. Для эллиптического поля характерно непостоянство мгновенной скорости вращения пространственного вектора результирующей МДС и, соответственно, магнитного поля машины. Это обстоятельство может стать причиной возникновения вибраций, особенно при малых моментах инерции ротора.Построение диаграммы вращающейся МДС эллиптического поля приведено рисунке ниже. Большая и малая оси эллипса находятся по соотношениям:
Рассмотрим схему включения трехфазного двигателя в однофазную сеть:  Образование пространственного угла сдвига между осями главной и пусковой обмоток однофазного двигателяОдна обмотка статора образована фазой С1-C4, другая состоит из двух последовательно соединенных фаз: C2-C5, C3-C6. Назовем первую обмотку пусковой, а вторую рабочей, или главной. Стрелками 1-3 (рис. 4, б) для некоторого момента времени условно показаны направления и значения пульсирующих МДС отдельных фаз двигателя. Ось МДС главной обмотки (стрелка 4) находят по правилу параллелограмма (рис. 4, в). Как видно, ось МДС главной фазы оказывается сдвинутой относительно осей МДС статорных обмоток C2-C5, C3-C6 на 30 º. При этом между осями МДС главной и пусковой обмоток создается пространственный сдвиг, равный 90 º. При соединении обмоток двигателя треугольником получается тот же результат.Для получения сдвига МДС, создаваемых токами обмоток во времени, в цепь пусковой обмотки включают активное сопротивление, индуктивное сопротивление или конденсатор. В первом и втором случаях создается эллиптическое вращающееся поле, так как сдвиг во времени между токами обмоток получается значительно меньше 1/4 периода. К достоинству этих способов пуска относятся простота и относительно невысокая стоимость пусковых элементов.Если в качестве фазосдвигающего элемента использовать конденсатор, то можно получить вращающееся магнитное поле, близкое к круговому, а в некоторых случаях и круговое.Пуск двигателя в ход производится следующим образом. При замкнутом рубильнике S2 (рис. 4,6) включается рубильник S1. По достижении частоты вращения, близкой к синхронной, цепь пусковой обмотки с пусковым элементом ПЭ размыкается вручную или автоматически, например, с помощью центробежного выключателя. Под напряжением сети на время работы остается только главная фаза.Сравнение различных способов пуска показало, что пусковой ток для одного и того же значения момента получается наименьшим при пуске с помощью включения конденсатора. С уменьшением пускового тока уменьшаются колебания напряжения в линии, что приводит к улучшению условий пуска вследствие известной пропорциональности между вращающим моментом асинxpoнного двигателя и квадратом приложенного напряжения.Для одинаковых пусковых токов начальный вращающий момент двигателя с конденсатором в цепи пусковой обмотки значительно превосходит момент, получаемый при включении активного сопротивления или индуктивности. Похожие статьи: |
radiohome.ru
Цель: Сформировать умение пускать в ход асинхронные двигатели под нагрузкой или без нее.
По окончании выполнения лабораторной работы студент должен
знать:
- пусковые свойства трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором;
- способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;
- способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя
уметь:
- собирать электрические схемы для управления пуском и реверсом асинхронного двигателя.
Основные теоретические положения:
Вопросы, связанные с пуском в ход электрических двигателей, имеют большое практическое значение. При их разрешении приходится считаться с условиями работы сети, к которой приключается двигатель, и с требованиями, которые предъявляются к электроприводу. Под электроприводом понимается устройство, состоящее из электродвигателя вместе с относящейся к нему аппаратурой и предназначенное для приведения во вращение рабочей машины (какого-либо станка, насоса, вентилятора, экскаватора, прокатного стана, конвейера и др.).
Для оценки пусковых свойств электродвигателя установлены следующие основные показатели:
1) начальный пусковой ток Iнач или его кратность Iнач/Iн;
2) начальный пусковой момент Мнач или его кратность Мнач/Мн.
Кроме того, в ряде случаев имеет значение продолжительность разбега двигателя вместе с приводимым им во вращение механизмом и иногда плавность разбега.
Пуск непосредственным включением в сеть(рисунок 93). Этот способ пуска, отличаясь простотой, имеет существенный недостаток: в момент подключения двигателя к сети в обмотке статора возникает большой пусковой ток, в 5-7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При небольшой инерционности исполнительного механизма частота вращения двигателя быстро достигает установившегося значения и пусковой ток также быстро спадает, не вызывая перегрева обмотки статора. Но такой значительный бросок тока в питающей сети может вызвать в ней заметное падение напряжения. Однако этот способ пуска благодаря своей простоте получил наибольшее применение для двигателей мощностью до 38-50 кВт и более (при достаточном сечении жил токоподводящего кабеля). При необходимости уменьшения пускового тока двигателя применяют какой-либо из способов пуска короткозамкнутых двигателей при пониженном напряжении.
Рисунок 93 – Схема непосредственного включения в сеть (а) и графики изменения тока и момента при пуске (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Пуск при пониженном напряжении.Пусковой ток двигателя пропорционален подведенному напряжению U1, уменьшение которого вызывает соответствующее уменьшение пускового тока. Существует несколько способов понижения подводимого к двигателю напряжения. Рассмотрим некоторые из них.
Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмоток статора треугольником, можно применить пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник (рисунок 94, а). 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 понижается в 
раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя (рисунок 94, б). Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении этих же обмоток треугольником линейный ток больше фазного в раз. Следовательно, переключив обмотки статора звездой, мы добиваемся уменьшения линейного тока в ( )2 = 3 раза.
Рисунок 94 – Схема включения (а) и графики изменения момента и тока (фазного) при пуске (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмотки статора со звезды на треугольник
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 до значения I/пΔ 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 прямо пропорционален квадрату напряжения U1. Такое значительное уменьшение пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу.
Описанный способ понижения напряжения при пуске применим лишь для двигателей, работающих при соединении обмотки статора треугольником. Более универсальным является способ с понижением подводимого к двигателю напряжения посредством реакторов (реактивных катушек — дросселей). Порядок включения двигателя в этом случае следующий (рисунок 95, а). При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 7. При этом ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, на которых происходит падение напряжения j 
хр (где хр — индуктивное сопротивление реактора, Ом). В результате на обмотку статора подается пониженное напряжение.
После разгона ротора двигателя включают рубильник 2, и подводимое к обмотке статора напряжение оказывается номинальным.
Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U/1/ U1ном раз сопровождается уменьшением пускового момента Мп в (U/1/ U1ном)2 раз.
Рисунок 95 – Схемы реакторного (а) и автотрансформаторного (б) способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
При пуске двигателя через понижающий автотрансформатор (рисунок 95, б) вначале замыкают рубильник 1, соединяющий обмотки автотрансформатора звездой, а затем включают рубильник 2 и двигатель оказывается подключенным на пониженное напряжение U/1. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в КА раз, где КА — коэффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока в питающей двигатель сети, т. е. тока на входе автотрансформатора, то он уменьшается в К2А раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток меньше вторичного в КА раз и поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет КАКА = К2А раз. Например, если кратность пускового тока асинхронного двигателя при непосредственном его включении в сеть составляет Iп/I1ном = 6 , а напряжение сети 380 В, то при автотрансформаторном пуске с понижением напряжения до 220 В кратность пускового тока в сети I/п/ I1ном = 6/ (380/220)2 = 2 .
После первоначального разгона ротора двигателя рубильник 1 размыкают и автотрансформатор превращается в реактор. При этом напряжение на выводах обмотки статора несколько повышается, но все же остается меньше номинального. Включением рубильника 3 на двигатель подается полное напряжение сети. Таким образом, автотрансформаторный пуск проходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводится напряжение U1 = (0,50÷0,60)U1ном, на второй — U1 = (0,70÷0,80)U1ном и, наконец, на третьей ступени к двигателю подводится номинальное напряжение U1ном.
Как и предыдущие способы пуска при пониженном напряжении, автотрансформаторный способ пуска сопровождается уменьшением пускового момента, так как значение последнего прямо пропорционально квадрату напряжения. С точки зрения уменьшения пускового тока автотрансформаторный способ пуска лучше реакторного, так как при реакторном пуске пусковой ток в питающей сети уменьшается в U/1/ U1ном раз, а при автотрансформаторном – в (U/1/ U1ном)2 раз. Но некоторая сложность пусковой операции и повышенная стоимость пусковой аппаратуры (понижающий автотрансформатор и переключающая аппаратура) несколько ограничивают применение этого способа пуска асинхронных двигателей.
Порядок выполнения работы:
1. Выполнить задание лабораторной работы.
2. Составить отчет.
3. Ответить на контрольные вопросы.
Ход работы:
Схемы соединений обмотки статора асинхронного электродвигателя в «звезду» и «треугольник» представлены на рисунке 96.
Рисунок 96 – Схемы соединений обмотки статора асинхронного электродвигателя: а) в «звезду»; б) в «треугольник»
Электрическая схема стенда представлена на рисунке 97.
Рисунок 97 – Электрическая схема стенда
Задание.
- Убедиться в том, что стенд отключен от сети питания и заземлен, все соединения на нём выполнены согласно схеме (рисунок 97).
- Рукоятку переключателя выставить в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду.
- Включить питание стенда, замкнув контакты автомата питания.
- Нажать на кнопку «Пуск» кнопочного поста стенда.
- Измерить напряжение на электродвигателе вольтметром стенда.
- После разгона ротора электродвигателя до частоты вращения, близкой к номинальной, рукоятку переключателя выставить в положение «треугольник».
- Измерить напряжение на двигателе вольтметром стенда.
- Убедиться в разнице измеренных напряжений в раз, что свидетельствует о реализации пуска при пониженном напряжении.
- Отключить питание электродвигателя кнопкой «Стоп» кнопочного поста. Отключить автомат питания стенда.
Контрольные вопросы:
1. Перечислите способы пуска асинхронного двигателя.
2. Какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронных двигателей?
3. Каковы достоинства и недостатки пусковых свойств асинхронных двигателей?
4. Как лучше, с точки зрения улучшения пусковых свойств, уменьшить пусковой ток: снижением подводимого к двигателю напряжения или увеличением активного сопротивления в цепи обмотки ротора?
5. Каковы достоинства и недостатки пуска асинхронных двигателей непосредственным включением в сеть?
6. Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении?
Лабораторная работа №11
cyberpedia.su
Цель работы- изучить и дать оценку способам пуска асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым роторами.
Оборудование и приборы
Исследованию подлежат способы пуска асинхронных двигателей типа 4А, 4АН с короткозамкнутым и фазным роторами.
Измерения напряжения и тока проводятся с помощью вольтметра и амперметра электромагнитной системы, отдельно взятых, или с помощью комплекта измерительных приборов К-50.
При пуске асинхронного двигателя с фазным ротором используется трехфазный реостат, который включается в цепь ротора.
При автотрансформаторном пуске используется трехфазный автотрансформатор типа РНТ-220-6.
При пуске переключением обмотки статора асинхронного двигателя звезда-треугольник используется трехполюсный рубильник.
Выводы приборов и оборудования размещены на клеммной панели испытательного стенда.
Содержание работы
1. Ознакомиться с паспортными данными двигателей.
2. Проанализировать экспериментально вопросы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.
Пояснения к работе
При рассмотрении возможных способов пуска в ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения:
· двигатель должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического моменту сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог начать вращаться и достигнуть номинальной скорости вращения;
· величина пускового тока должна быть ограничена такой величиной, чтобы не было повреждений двигателя и нарушения нормального режима работы сети;
· схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стоимость пусковых устройств малыми.
Важное значение имеют такие проблемы: 1) продолжительность пуска; 2) потери энергии в обмотках и их нагрев; 3) переходные процессы при пуске.
В зависимости от условий пуска того или другого механизма используется тот или другой тип асинхронного двигателя: двигатель с короткозамкнутым ротором или двигатель с фазным ротором.
В двигателях с фазным ротором благоприятные условия пуска (большой пусковой момент при малом пусковом токе) легко достигаются с помощью пускового реостата, в виде активного сопротивления, включенного в цепь обмотки ротора.
Пусковой ток и пусковой электромагнитный момент (рис.5.2) асинхронного двигателя при пуске (S=1) без пускового сопротивления в соответствии со схемой замещения (рис.5.1)равны:
а при включенном сопротивлении в цепь ротора ( 
) пусковой ток ротора и пусковой момент соответственно равны:
Величина сопротивления, при котором пусковой ток минимальный, а пусковой момент максимальный, определяется из условия:
Пуск в ход асинхронного двигателя с контактными кольцами осуществляется присоединением обмотки статора к сети. При этом пусковое сопротивление ротора полностью введено и потом, после включения статора, его уменьшают до замыкания обмотки накоротко. Двигатель выходит на естественную механическую характеристику. Ротор будет вращаться со скоростью, согласно с условием равенства электромагнитного момента двигателя моменту сопротивления нагрузки (рис. 5.3).
Асинхронные двигатели с фазным ротором дороже двигателей с короткозамкнутым ротором, а применение пускового реостата усложняет установку и ее обслуживание.
Поэтому, наибольшее распространение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Уменьшение пускового тока достигается уменьшением напряжения на зажимах двигателя при пуске. Но при этом пропорционально квадрату напряжения уменьшается пусковой момент. Поэтому этот способ применяется только при легких условиях пуска, когда нагрузка на валу не превышает 30% номинального значения.
При тяжелых условиях пуска нормальный короткозамкнутый АДне может развивать достаточный пусковой момент даже при прямом включении на номинальное напряжение. В этих случаях возможно применение АД специального выполнения - двухклеточных или глубокопазных.
Пуск АД с короткозамкнутым ротором может быть осуществлен путем прямого включения в сеть и при пониженном напряжении: реакторный, автотрансформаторный, с помощью переключателя обмотки статора на время пуска с треугольника на звезду.
Прямой пуск имеет преимущественное значение в связи с тем, что электрические системы имеют достаточную мощность. Способ простой, но связанный с более или менее значительными толчками тока (5,5-6,5)IH, которые могут вредно обозначиться на работе сети питания. Если, по условиям падения напряжения в сети, прямой пуск невозможный, применяют разные способы пуска при пониженном значении напряжения. Необходимость пуска при пониженном напряжении встречается чаще всего в случае пуска мощных высоковольтных двигателей, двигателей на лесоразработках, в сельськом хозяйстве.
Порядок выполнения работы
1. Пуск двигателя с фазным ротором.
1.1. Собрать схему АД с фазным ротором (рис.5.4, а.)
1.2. Осуществить пуск двигателя при полностью выведенном сопротивлении пускового реостата (обмотка ротора закорочена). Измерить ток амперметром с пределами измерения (7-8)IН.. Установить время разгона.
1.3. Осуществить пуск двигателя с помощью пускового реостата и измерить пусковой ток при двух разных сопротивлениях.
Сравнить время разгона АД по пунктах 1.2 и 1.3.
2. Пуск короткозамкнутых асинхронных двигателей.
2.1. Собрать схему по рис.5.4, б.
2.2. Определить пусковой ток сети при прямом пуске. Для чего автотрансформатором установить напряжение U1К , при котором ток статора станет равным номинальному I1Н(ротор неподвижный). Пусковой ток
.
Номинальное напряжение и ток определить по паспорту.
2.3. Осуществить прямой пуск двигателя. По схеме рис.5.4, б автотрансформатором установить 220 В. Отключить питание двигателя, дать ротору остановиться. В цепь статора включить амперметр на (7-8)IН, включить двигатель и зафиксировать IПМ , сравнить его с током IПМ (пункт 2.2).
 | ||
|
2.4. Автотрансформаторный пуск. По схеме рис.5.4, б установить U1=127В, определить коэффициент трансформации автотрансформатора по формуле
.
Подключить двигатель и осуществить пуск при U2 = 127 В, зафиксировать ток двигателя IПД и ток потребляемый из сети IПМ,проверить соотношение 
.
Сделать вывод о изменении величины пускового момента при пуске АД через автотрансформатор в сравнении с прямым пуском.
2.5. Пуск в ход с помощью переключателя обмотки статора асинхронного двигателя по схеме звезда-треугольник. Схема пуска приведена на рис.5.4, в. Если переключатель 2 находится в положении «пуск», то обмотка статора соединена звездой, если в положении «работа», то треугольником.
Пуск в ход проводится таким образом. Ставим переключатель П в положение «пуск», включаем АП и фиксируем пусковой ток IП. Когда двигатель достигнет установившейся частоты вращения, то требуется быстро перевести переключатель П в положение «работа». Пуск закончен.
После этого отключите АПи подождите, когда двигатель остановится. Включите АП и зафиксируйте пусковой ток при соединении обмоток статора в треугольник. Убедитесь в том, что
Измерив фазные напряжения при схеме соединения обмоток статора в звезду и треугольник, сделайте вывод о изменении величины пускового момента.
Читайте также:
lektsia.com
