Параграф 48. Пуск двигателей.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутой роторной обмоткой можно пустить в ход тремя способами: 1) прямым включением в сеть на номинальное напряжение ( U_П =U_Н ); 2) при пониженном напряжении на зажимах статорной обмотки ( U_П < U_Н ); 3)переключение статорной обмотки со звезды на треугольник во время пуска.

При прямом включении в статорной обмотке двигателя возникает начальный пусковой ток I_П , значительно превосходящий номинальный ток I_Н . Это объясняется тем, что при неподвижном роторе в его обмотке индуктируется большая э.д.с. , так как скорость пересечения ротора вращающимся полем при этом максимальная. Э.д.с. вызывает большой ток в роторе, который, создавая свой магнитный поток, размагничивает машину и увеличивает ток статора. Величина k_iП представляет собой кратность пускового тока – отношение начального пускового тока к номинальному Iп/Iн. У современных асинхронных двигателей Iп/Iн=4/7. Большой начальный пусковой ток не вызывает перегрева двигателя, так как он быстро спадает. Однако в условиях лесной промышленности, где часто используются электростанции небольшой мощности, он может вызвать резкое падение напряжение сети и уменьшение частоты тока.

Поэтому асинхронные двигатели, мощность которых составляет свыше 20% мощности электростанции или трансформаторной подстанции включать непосредственно в сеть на номинальное напряжение не рекомендуется. В этих случаях пуск двигателей производится при пониженном напряжении или переключением со звезды на треугольник.

Для снижения напряжения, подаваемого в период пуска в статорную обмотку, в сеть включают регулируемее сопротивления или автотрансформатор по схемам, показанным на рис.55,а и б. В момент пуска двигателя замыкается рубильник 1, и ток проходит в обмотку статора через регулируемое индуктивное сопротивление 2 или автотрансформатор 3, подбираемый таким образом, чтобы кратность начального пускового тока не превышала 2 - 2,5. После того как ротор раскрутится, замыкается рубильник 4.

Пуск в ход перед включением со звезды на треугольник применим только в сетях напряжение которых соответствует работе двигателей при соединении статорной обмотки в треугольник. В период пуска статорная обмотка соединяется в звезду. На рис.55,в это соответствует положению П рубильника. Фазное напряжение при этом будет меньше линейного в раз, а пусковой ток в линии в 3 раза меньше, чем при соединении в треугольник. После разгона ротора рубильник переводят в позицию Р, соответствующую соединению обмотки статора в треугольник.

Для асинхронных двигателей с фазной обмоткой ротора кроме рассмотренных способов, применяют пуск при введенном в цепь ротора реостате ( рис.55,г ). Сопротивление реостата уменьшает начальный пусковой ток и увеличивает пусковой момент двигателя.

Пуск синхронного двигателя непосредственным включением в сеть невозможен, так как он не имеет пускового момента. Для его пуска нужно предварительно сообщить ротору скорость вращения, близкой к синхронной. Для этого можно воспользоваться любым посторонним двигателем, который на время пуска механически соединяется с валом пускаемого синхронного двигателя и разгоняет его до необходимой скорости вращения. Этот способ пуска отличается малой экономичностью и громоздкостью установки и ограничивается пуском двигателем на холостом ходом.

Вследствие указанных недостатков этот способ за последнее время вытесняется более удобным способом с применением пусковой обмотки. Пусковая обмотка выполнена в виде короткозамкнутых стержней, размещенных в полюсных наконечниках ротора. При включении обмотки статора в сеть в машине создается вращающиеся магнитное поле, пересекающие пусковую обмотку и наводящие в ней э.д.с. Так как пусковая обмотка замкнута накоротко, по ней протекает ток. В результате взаимодействия этого тока с вращающимся магнитным полем создается вращающий момент, приводящий ротор двигателя во вращение. Скорость ротора постепенно увеличивается, пока не достигнет скорости близкой к синхронной. После этого подается питания в обмотку возбуждения, Двигатель втягивается в синхронизм и продолжает вращаться с синхронной скоростью.

В двигателях постоянного тока в момент пуска, пока якорь неподвижен, начальный пусковой ток в якорной обмотке Iп определяется равенством:

У большинства двигателей R_я весьма мало (десятые или сотые доли Ома), поэтому при непосредственном включении двигателя в сеть возникает пусковой ток I_н, в 10 – 15раз превышающий номинальный ток двигателя. Для ограничения величины начального пускового тока в якорную цепь включают пусковой реостат ПР (рис. 55 д), который в момент вводят полностью. Величину сопротивления пускового реостата подбирают так, чтобы ток I_н не превышал номинальный ток более, чем в 3 раза. Во время разгона двигателя пусковой реостат постепенно выводят, так как при вращении якоря, возникающая в нём противо-э.д.с. уменьшает ток якоря.

Регулировочный реостат РР, включаемый в обмотку возбуждения для регулирования скорости вращения двигателя, в момент пуска должен быть полностью выведен с целью увеличения пускового вращающего момента. Двигатели постоянного тока большой мощности нецелесообразно пускать в ход при помощи пусковых реостатов, так как это вызвало бы значительные потери энергии в реостатах. Пуск их осуществляется при пониженном напряжении.

Если для пуска электродвигателей используют пусковые реостаты или регулируемые сопротивления, процессом пуска можно управлять автоматически. Скорость вывода реостата может быть установлена автоматом в зависимости от времени, скорости вращения двигателя или величины потребляемого тока. В связи с этим различают управление пуском и разгоном двигателя в функции времени, скорости или тока.

1) Управление пуском в функции времени получило наибольшее распространение благодаря простоте и надёжности обеспечивающих этот пуск механических, электромагнитных и электронных реле времени.

2) Для управления в функции скорости служит измерительный тахогенератор или реле контроля скорости РКС.

3) Управление пуском двигателя в функции тока производится токовым реле, изменяющим сопротивление пускового реостата автоматически.