Способы пуска асинхронного двигателя

Пуск асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором можно произвести различными методами. Все они хороши в различных ситуациях по-своему. В рамках этой лекции мы рассмотрим основные из них.

Способ прямого пуска асинхронного двигателя

Если мы решили поговорить о прямом пуске ЭД, мы подразумеваем его прямое включение в питающую сеть при номинальном напряжении и постоянной частоте. При этом асинхронный ЭД будет быстро набирать свои номинальные обороты. Такой метод пуска является максимально выгодным с экономической точки зрения , т.к не требуется затраты на дополнительные компоненты схемы запуска двигателя.

Прямой пуск используется в основном для маломощных ЭД, т.к они создают небольшой момент сопротивления в момент старта. Но даже для преодоления этого момента требуется выполнить значительную работу. Ведь при старте даже маломощных ЭД способом прямого пуска, необходимо получить пусковые токи которые будут превышать номинальные в целых 10 раз, а это окажет влияние и на питающей сеть и на обмотку самого ЭД. Еще одним существенным недостатком прямого пуска является большая нагрузка на механическую часть ЭД.

Схема прямого пуска асинхронного двигателя приведена на рисунке ниже ().

Способ прямого пуска асинхронного двигателя
k – магнитный пускатель, М - мотор, он же асинхронный ЭД
Способ реостатного пуска асинхронного двигателя

Если отсутствует необходимость в больших значениях пусковых моментов, то обычно прибегают к реостатному способу пуску ЭД. (смотри рисунок ниже)

схема реостатного пуска асинхронного двигателя

В момент пуска, ЭД подключается к реостатам, затем с помощью контактора k2, они закорачиваются. Поэтому часть напряжения от питающей сети падает на реостатах, при этом ЭД будет разгонятся при пониженном напряжении. Это позволяет существенно снизить пусковые токи и пусковой момент. При этом способе уменьшаются нагрузки на механическую часть и снижаются просадки напряжения питающей сети. Реостатный пуск довольно распространенный метод и достаточно активно используется в практических условиях.

Способ переключения со звезды на треугольник асинхронного двигателя

Применяется в ЭД, которые рассчитаны на нормальную работу при соединении обмоток треугольником. Этот метод происходит в три стадии. В начальный момент, ЭД запускают соединив обмотки звездой, т.е двигатель разгоняется. Затем происходит переключение на рабочую схему соединенную треугольником, при этом нужно обязательно учитывать парочку особенностей. Во-первых, требуется правильно рассчитать время переключения, т.к если слишком быстро замкнуть контакты, то не успеет погаснуть электрическая дуга или может возникнуть кКЗ. Если, наоборот, переключение будет длительным, то это приведет к потери скорости и увеличению токового броска. На третьей ступени, когда обмотка статора уже подключена треугольником, ЭД переходит в установившийся режим работы.

Схема переключения со звезды на треугольник асинхронного двигателя

Смысл этого метода заключается в том что, при соединении статорных обмоток звездой, фазное напряжение в них снизится в 1,73 раз (√3). В точно такое же количество раз снизится и фазный ток, протекающий в обмотках. В случае соединения статорных обмоток треугольником фазное напряжение будет равно линейному, а фазный ток будет в √3 раз меньше линейного. Выходит, что при соединении обмотки звездой, мы снижаем линейный ток в 3 раза.

Практический пример: Допустим, рабочей схемой асинхронного ЭД является соединение обмоток треугольником, при этом линейное напряжение питающей сети 380 В. Сопротивление статорной обмотки 20 Ом. Подсоединив их в пусковой момент звездой, снизим напряжение и фазный ток.

Uф=Uл/√3= 220 Вольт

Фазный ток равен линейному и

Iф=Iл=Uф/Z=220/20=11 Ампер

После разгона ЭД, переключаем его статорные обмотки со звезды на треугольник и получаем уже совсем другие значения токов и напряжений.

Uф=Uл=380 Вольт
Iф=Uф/Z=380/20=19 A
Iл=√3Iф=√3×19=33 А

Как хорошо видно линейный ток при соединении обмоток треугольником больше в три раза линейного тока при соединении звездой.

Этот способ запуска асинхронного ЭД используется в тех случаях, когда имеется небольшая нагрузка, либо когда ЭД работает на холостом ходу. Это связано с тем, что с снижением фазного напряжения в корень из трех раз, пусковой момент снижается в три раза, а этого мало, чтобы совершить пуск с нагрузкой на валу.

формула расчета пускового момента с нагрузкой на валу электродвигателя
m – количество фаз, f – частота тока питающей сети, U – фазное напряжение статорной обмотки, p – число пар полюсов, r1,r2,x1,x2 - параметры схемы замещения асинхронного ЭД.