Реостатный пуск асинхронных двигателей

Этот способ применяют при тяжелых условиях пуска, т.е. при большой нагрузке на валу. Для реостатного пуска используют асинхронные двигатели с фазным ротором, в цепь ротора включается пусковой реостат. Реостатный пуск служит для увеличения пускового момента. Одновременно происходит уменьшение пускового тока двигателя. По мере разгона двигателя пусковой реостат выводится и после окончания пуска обмотка ротора оказывается замкнутой накоротко.

На рис. приведена схема реостатного пуска и механические характеристики при этом пуске.

В момент пуска в ход в цепь ротора введен полностью пусковой реостат (R_пуск3 = R_пуск1 + R_пуск2), для чего контакты реле к₁ и к₂ разомкнуты. При этом двигатель будет запускаться по характеристике 3. Под действием пускового момента М_пуск. При заданной нагрузке на валу и введенном реостате R_пуск3 разгон закончится в точке А. Для дальнейшего разгона двигателя нужно замкнуть контакты к₁, при этом сопротивление пускового реостата снизится до R_пуск2 и разгон будет продолжаться по характеристике 2 до точки В. При замыкании контактов к₂, пусковой реостат будет полностью выведен (R_пуск=0) и окончательный разгон двигателя будет продолжаться по его естественной механической характеристике 1 и закончится в точке С.

Критическое скольжение равно:

для естественной характеристики:

для искусственной характеристики.

Пусковой момент для искусственной характеристики можно рассчитать по формуле Клосса

Задаваясь необходимой величиной пускового момента, можно вычислить S_кр3 и величину пускового сопротивления

Использование двигателей с улучшенными пусковыми свойствами

Стремление совместить достоинства асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (высокая надежность) и фазным ротором (большой пусковой момент) привело к созданию двигателей, имеющих короткозамкнутую обмотку ротора специальной конструкцией.

В целом эти двигатели имеют жесткие механические характеристики, повышенный пусковой момент и меньшую кратность пускового тока, чем двигатели с короткозамкнутым ротором обычной конструкцией.

13. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Способы регулирования частоты (скорости) вращения асинхронных двигателей раскрывает соотношение:

.

Отсюда следует, что при заданной нагрузке на валу частоту вращения ротора можно регулировать:

1. изменением скольжения;

2. изменением числа пар полюсов;

3. изменением частоты источника питания.

Изменение скольжения

Этот способ используют в приводе тех механизмов, где установлены асинхронные двигатели с фазным ротором. Увеличение активного сопротивления ротора не влияет на величину критического момента, но увеличивает критическое скольжение.

На рис. приведены механические характеристики асинхронного двигателя при разных сопротивлениях регулировочного реостата R_р3>R_р2>0, R_р1=0.

К ак следует из рис. при этом способе можно получить большой диапазон регулирования частоты вращения в сторону понижения. Основные недостатки этого способа:

1. Из-за больших потерь на регулировочном реостате снижается коэффициент полезного действия, т.е. способ неэкономичный.

2. Механическая характеристика асинхронного двигателя с увеличением активного сопротивления ротора становится мягче, т.е. снижается устойчивость работы двигателя.

3. Невозможно плавно регулировать частоту вращения.

Из-за перечисленных недостатков этот способ применяют для кратковременного снижения частоты вращения.

Изменение числа пар полюсов

При работе асинхронного двигателя необходимо, чтобы обмотки ротора и статора имели одинаковое число пар полюсов. Только короткозамкнутый ротор способен автоматически приобретать то же число пар полюсов, что и поле статора.

На рис. показана схема соединения и магнитное поле статора двигателя при последовательном (б) и параллельном (а) соединении полуобмоток.

У двухскоростного двигателя обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Включая их последовательно или параллельно можно в 2 раза изменять число пар полюсов.

При переключении числа пар полюсов изменяется и магнитный поток в зазоре, что приводит к изменению критического момента М_кр. Если при изменении числа пар полюсов одновременно изменять и подведенное напряжение, то критический момент может остаться неизменным. Поэтому при этом способе регулирования могут быть получены два вида семейства механических характеристик.

Д остоинства этого способа регулирования: сохранение жесткости механических характеристик, высокий К.П.Д. Недостатки: ступенчатое регулирование, большие габариты и большая стоимость двигателя.

Изменение частоты источника питания

В качестве таких источников питания в настоящее время начали находить применение преобразователи частоты (ПЧ), выполняемые на мощных полупроводниковых приборах – тиристорах. Из уравнения трансформаторной ЭДС U₁ = 4,44 w₁ k₁ f Ф следует, что для сохранения неизменным магнитного потока, т.е. для сохранения перегрузочной способности двигателя, необходимо вместе с частотой изменять и действующее значение подведенного напряжения. При выполнении соотношения , критический момент не изменяется и получается семейство механически характеристик:

Н а рис. приведены механические характеристики при частотном регулировании.

Достоинства этого способа: плавное регулирование, возможность повышать и понижать частоту вращения, сохранение жесткости механических характеристик, экономичность. Основной недостаток – требуется преобразователь частоты, т.е. дополнительные капитальные вложения.