Пуск асинхронного двигателя в ход

⇐ ПредыдущаяСтр 62 из 81Следующая ⇒

Важное практическое значение для оценки асинхронных двигателей имеют их пусковые свойства. Эти свойства в основном определяются следующими величинами: пусковым током /_пуск и начальным пусковым вращающим моментом М_{вр пуск}, плавностью и экономичностью пускового процесса, длительностью пуска. В каталогах обычно указывается кратность пускового значения величины к ее номинальному значению (/_пуск//„_ом и М_{врл1уск}/М_врл10м).

Пусковые свойства асинхронного двигателя зависят от его конструкции, в частности от устройства ротора.

Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором. Пусковые условия асинхронного двигателя с фазной обмоткой ротора (рис. 14.26: а — схема замещения; б — условное обозначение) можно существенно улучшить ценой некоторого усложнения конструкции и обслуживания двигателя.

Если в уравнении вращающего момента (14.28) положить 5=1, то получим выражение начального пускового момента, т.е. момента, развиваемого двигателем при трогании с места:

'^й) + (-^pacl + ^расг)

#в2 + #рЗ

Рис. 14.27

Рис. 14.26

вр.пуск

М_вртах, т.е. чтобы при пуске двигатель развивал максимальный момент, то согласно (14.30) активное сопротивление фазной обмотки ротора должно быть

Д'в2=*рас1 + ^ас2 ИЛИ Д_в2 = + Х_рас2. (14.34)

Так как активное сопротивление фазной обмотки ротора относительно мало, то для получения максимального начального пускового момента необходимо в цепь ротора включить пусковой реостат с сопротивлением фазыR_p« Х_рас1 + Х_рас2. В этом случае зависимость M_Bp(s) асинхронного двигателя будет иметь максимум приs = 1 (рис. 14.27).

Как только ротор начинает вращаться, уменьшается скольжение, а вместе с ним ЭДС и ток ротора, вследствие чего уменьшается вращающий момент. Чтобы двигатель продолжал развивать вращающий момент, близкий к максимальному, сопротивление пускового реостата нужно постепенно уменьшать. Наконец, когда двигатель достигает номинальной частоты вращения, пусковой реостат замыкают накоротко.

Для уменьшения механических потерь и износа колец и щеток двигатели снабжаются иногда приспособлением для подъема щеток и замыкания колец накоротко.

Если нужно, чтобы М_вр,

Включение добавочных регистров в цепь ротора изменяет характер зависимости вращающего момента М_вр от скольженияs.При этом согласно (14.32) не изменяется максимальный момент двигателя, увеличение R_pтолько смещает его в сторону большего скольжения. Все графики зависимостей M_Bp(s) имеют поэтому вершину характеристики на одинаковой высоте (рис. 14.27). Выключение ступеней пускового реостата приводит к изменению режима работы двигателя, переходу с одной характеристики на другую. Секции реостата
обычно выводят на контакты, в результате чего при пуске мономент двигателя и ток изменяются ступенями (рис. 14.28), число ступеней равно числу контактов пускового реостата. При этом пусковой момент изменяется в пределах от М"_р до М'

^1V1вр*

Чем больше должен быть пусковой момент, чем ближе он к максимальному моменту, тем больше будет и пусковой ток. По этой причине лишь для особо тяжелых условий пуска реостат подбирается так, чтобы пусковой момент был равен максимальному.

Чтобы пусковой реостат в течение времени пуска не перегревался, его мощность должна примерно равняться мощности двигателя. Для двигателей большой мощности пусковые реостаты изготовляются с масляным охлаждением. В других случаях иногда применяются очень дешевые и простые водяные реостаты.

Конечно, применение пускового реостата значительно улучшает пусковые условия асинхронного двигателя, повышая пусковой момент и уменьшая пусковой ток. Но, с другой стороны, применение ротора с фазной обмоткой удорожает двигатель, усложняет его обслуживание и, наконец, несколько ухудшает коэффициент мощности и КПД двигателя. У двигателей большой мощности эта разница в коэффициенте мощности незначительна, и недостатками фазного ротора остаются удорожание машины, длительность и сложность управления ступенями пускового реостата.

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. В большинстве случаев применяется прямой пуск двигателей с короткозамкнутым ротором. Такой пуск исключительно прост и быстр. Необходим лишь простейший коммутирующий аппарат, например рубильник, или для двигателя высокого напряжения — масляный выключатель. При прямом пуске двигателя кратность пускового тока высока, примерно 5,5 — 7 (для двигателей мощностью 0,6 — 100 кВт с синхронной частотой вращения 750 — 3000 мин"¹). Такой кратковременный пусковой ток относительно безопасен для двигателя, но вызывает изменение напряжения в сети, что может неблагоприятно сказаться на других потребителях энергии, присоединенных к той же распределительной сети. По этим причинам номинальная мощность асинхронных двигателей, пускаемых прямым включением, зависит от мощности распределительной сети. В мощных сетях промышленных предприятий возможен прямой пуск двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 1000 кВт и даже выше, но во многих случаях эта мощность не должна превышать 100 кВт.

Следует иметь в виду еще один недостаток пускового режима асинхронного двигателя. У двигателей с короткозамкнутой обмот
кой ротора кратность пускового момента лежит в пределах 1 — 2 (рис. 14.22). Таким образом, при большом токе двигатель развивает относительно небольшой вращающий момент.

Улучшение пускового режима асинхронного двигателя сводится к уменьшению пускового тока, если это необходимо, причем желательно, чтобы пусковой момент был возможно больше. Для уменьшения пускового тока можно на время понизить напряжение между выводами фазных обмоток статора, включив последовательно с обмоткой статора трехфазную катушку индуктивности. Уменьшение пускового тока из-за понижения напряжения на обмотках статора вызывает уменьшение пускового момента, пропорционального квадрату напряжения [см. (14.33)]. Например, при таком пуске уменьшение пускового тока в 2 раза будет сопровождаться уменьшением пускового момента в 4 раза. Во многих случаях при пуске двигателя под нагрузкой понижение момента недопустимо — двигатель не сможет преодолеть тормозной механический момент на валу.

Понижение напряжения на обмотках статора на время пуска можно осуществить также посредством переключения на время пуска обмотки статора, нормально работающей при соединении треугольником, на соединение звездой. Такое переключение применяется только для пуска в ход короткозамкнутых двигателей относительно малой мощности — примерно до 20 кВт.

Пусковые характеристики асинхронного двигателя с коротко- замкнутым ротором могут быть существенно улучшены, если обмотка ротора имеет двойную беличью клетку. Такой ротор снабжен двумя клетками, лежащими одна над другой: наружной — пусковой и внутренней — рабочей. Материалом стержней наружной клетки служит обыкновенно марганцовистая латунь, т. е. материал с повышенным по сравнению с медью удельным сопротивлением. Материалом стержней внутренней клетки служит медь. Кроме того, у стержней внутренней клетки обычно площадь поперечного сечения больше. Таким образом, активное сопротивление наружной клетки значительно больше активного сопротивления внутренней (в 4 — 5 раз). Обе клетки снабжены с торцевых сторон замыкающими кольцами.

Стержни клеток размещены соответственно в наружной и внутренней частях паза. Такое расположение клеток приводит к значительному различию их индуктивностей рассеяния. У внутренней клетки индуктивность рассеяния велика, так как стержни этой клетки окружены сталью, прорезанной лишь сверху узкой щелью паза (рис. 14.29, а и 6), а у наружной клетки она значительно меньше, так как значительная часть пути линий ноля рассеяния вокруг стержней проходит в воздушном промежутке между ротором и статором с большим магнитным сопротивлением и по щели паза под стержнями.

В первый момент пуска двигателя (пока 5=1) частота токов в обмотке ротора равна частоте сети; в этих условиях полное сопротивление внутренней клетки обусловливается главным образом ее большим индуктивным сопротивлением рассеяния. Таким образом, при пуске двигателя ток в роторе вытесняется из внутренней беличьей клетки. В то же время полное сопротивление наружной клетки определяется преимущественно ее активным сопротивлением. Ток наружной клетки при пуске мало сдвинут по фазе по отношению к индуктированной в ней ЭДС; он создает большой пусковой момент, как это имеет место и у двигателя с фазным ротором при включении пускового реостата. Отношение токов наружной и внутренней клеток зависит от отношения полных сопротивлений этих клеток; обычно при пуске ток внутренней клетки значительно меньше тока наружной.

По мере разбега ротора частота токов в нем уменьшается и вместе с тем уменьшается влияние индуктивного сопротивления на распределение токов. При номинальной скорости частота токов ротора имеет значение порядка 1 Гц: в этих условиях индуктивные сопротивления рассеяния весьма малы и распределение токов между клетками ротора определяется отношением активных сопротивлений клеток. Поэтому ток наружной клетки будет меньше тока внутренней клетки, активное и полное сопротивления которой в таких условиях малы, как у обычного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Можно рассматривать зависимостьM_Bp(s)двигателя с двойной беличьей клеткой как сумму характеристик двигателя с относительно большим активным сопротивлением обмотки ротора (на рис. 14.29, М_{вр нар}) и двигателя с относительно малым активным сопротивлениемобмотки ротора (М_{вр вт}). Таким образом, у двигателей с двойной беличьей клеткой активное сопротивление обмотки ротора в целом зависит от изменения скольжения — оно велико при пуске и мало при рабочем скольжении. Благодаря этому двигатель, снаб-

7 ^

женный ротором с двойной беличьей клеткой, по сравнению с обычным двигателем, имеющим короткозамкнутый ротор, развивает повышенный пусковой вращающий момент при пониженном пусковом токе.

В некоторых конструкциях обе клетки изготовляются путем непосредственной заливки расплавленным алюминием пазов ротора (сиdна рис. 14.29); при этом алюминий заполняет и щель между пазами верхней и нижней клеток, так что стержни обеих клеток образуют один цельный стержень фасонного сечения.

Упрощенным вариантом асинхронного двигателя с двойной беличьей клеткой является двигатель с глубоким пазом. Обмотка ротора этого двигателя изготовляется из прямоугольных стержней малой ширины и большой высоты, которые помещаются в соответствующие глубокие пазы в сердечнике ротора. Переменный ток распределяется по сечению стержня неравномерно, как и необходимо. На рис. 14.30 показаны линии поля рассеяния, замыкающиеся поперек глубокого паза, в котором расположен стержень обмотки с током. Часть стержня, лежащая в глубине паза, сцеплена с большим числом линий, чем наружная часть того же стержня. Вследствие этого при пуске асинхронного двигателя в ход повышенное индуктивное сопротивление этой части стержня вызывает вытеснение тока ротора в наружную часть сечения стержня. Это эквивалентно увеличению активного сопротивления обмотки ротора, так что повышается начальный момент двигателя, а увеличение индуктивного сопротивления вследствие применения глубокого паза уменьшает пусковой ток. При рабочей частоте вращения двигателя индуктивное сопротивление становится незначительным, ток распределяется по сечению стержня почти равномерно и двигатель работает, как обычный короткозамкнутый.

Двигатель с глубоким пазом ротора в конструктивном отношении проще двигателя с двойной клеткой. Зато второй может быть выполнен на различные начальные моменты и на различные кратности пускового тока, что дает возможность конструировать такой двигатель для специальных случаев тяжелого пуска в ход.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 397; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 57 58 59 60 616263 64 65 66 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!