5.13.3. Ограничение пусковых токов асинхронных двигателей переключением обмотки статора с "треугольника" на "звезду".

Такие схемы снижения пусковых токов (рис. 5.26) можно рекомендовать для электродвигателей, фазные обмотки которых рассчитаны на линейное напряжение. Так, в сети с напряжением 380 В необходимо применять двигатели 660/380 В. При напряжении сети 220 В у двигателя должно быть напряжение 380/220 В.

Рис. 5.26. Схема переключения обмоток статора

с "треугольника" на "звезду" при пуске

Соотношение пусковых токов двигателя при соединении в "звезду" рассчитывается по формуле

где Z_к - сопротивление обмотки статора.

Пусковые токи двигателя при включении обмоток в "треугольник":

Отношение токов:

(5.41)

Таким образом, при включении обмоток двигателя в "звезду" при пуске фазный ток уменьшается в раз, линейный - в три раза. При понижении напряжения на фазу в раз момент двигателя уменьшается в три раза. Механические характеристики при пуске двигателя приведены на рис. 5.27.

Рис. 5.27. Характеристики двигателя при переключении обмотки

статора с "треугольника" на "звезду"

5.13.4. Ограничение пусковых токов асинхронных двигателей понижением напряжения на статоре

Пусковой ток асинхронного двигателя при номинальном напряжении питания

,

где Z_к - сопротивление фазы двигателя в момент включения.

Для снижения пускового тока в а раз напряжение на статоре асинхронного двигателя необходимо снизить в это же число раз:

. (5.42)

Уменьшение напряжения на статоре вызывает снижение пускового момента двигателя в а² или М_пи = М_пе (1-U)². На рис. 5.28 изображены механические и электромеханические характеристики асинхронного двигателя при снижении пускового тока в два раза. Данный способ ограничения пусковых токов можно использовать при пуске двигателей на холостом ходу с небольшим моментом трогания. В расчетах при выборе двигателя обязательна проверка на возможность пуска при понижении напряжения:

(5.43)

Рис. 5.28. Характеристики асинхронного двигателя

при понижении напряжения

5.13.5. Современные технические способы снижения токов асинхронных двигателей

Напряжение на статоре асинхронного двигателя при пуске регулируется с помощью автотрансформаторов или специальных полупроводниковых регуляторов напряжения. При автотрансформаторном пуске включение двигателя в сеть осуществляют по схеме, приведенной на рис. 5.29.

Рис. 5.29. Схема пуска асинхронного двигателя с помощью

автотрансформатора

Пуск осуществляется следующим образом: сначала включают пускатель КМ1, затем КМ2. По мере разгона двигателя пускатель КМ2 отключают и включают КМ3, который подает на двигатель полное напряжение. Мощность трансформатора соответствует мощности двигателя, что существенно повышает первоначальные затраты на оборудование. Поэтому данный способ снижения пусковых токов применяется редко.

Перспективным направлением снижения пусковых токов является применение тиристорных регуляторов напряжения (ТРН). Силовая часть их выполняется по одной из схем (рис. 5.30).

Рис. 5.30. Схема включения тиристорного регурятора напряжения

Значение напряжения на статоре асинхронного двигателя изменяют с помощью системы импульсно-фазового управления. Рассмотрим особенности этого способа. С целью упрощения задачи возьмем только одну фазу, состоящую из двух встречно-параллельно включенных тиристоров VS1, VS2 и нагрузки Z_н (рис. 5.31 а, б).

Рис. 5.31. Схема (а) и диаграмма регулирования напряжения (б)

на нагрузке одной фазы

Принцип регулирования напряжения на статоре: система управления СУ вырабатывает сигнал, который подается на управляющий электрод тиристора VS1 или VS2. Момент подачи, или угол регулирования , может быть в начале положительной полуволны синусоиды, т.е.  = 0. В этом случае к статору двигателя прикладывается номинальное напряжение сети, пусковой ток максимален. Если система управления задержит момент открытия тиристоров на угол  > 0, то к двигателю будет прикладываться часть напряжения (заштрихованная область на рис. 5.31 б), поэтому, снизится пусковой ток двигателя. При угле регулирования  = 180° для однофазной нагрузки и  = 150° - для трехфазной или отсутствии сигнала управления пусковой ток будет равен нулю. Таким образом, изменяя угол  в нужных пределах, регулируют пусковой ток асинхронного короткозамкнутого двигателя. Промышленность выпускает несколько станций управления на рассмотренном принципе регулирования напряжения - это ТСУР на токи от 25 до 100 А, ПРБУ для двигателей мощностью от 1,7 до 100 кВт, ТСУ – РИ на токи 65 и 160 А.