Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором. Пуск двигателя с контактными кольцами

Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором.

Рис. 15.17. Изменение действующих токов статора и ротора при пуске двигателя.

В начале пуска ротор неподвижен (s=1) и э.д.с. в его обмотке E₂=sE_2н достигает наибольшего значения Е_2н. Соотношение э.д.с. E₂ в начале пуска и после разгона ротора E_2н/E₂ равно 1/s. Начальный пусковой ток ротора превышает ток при номинальной нагрузке только в 6-8 раз, так как активное сопротивление R₂ и реактивное сопротивление X₂=sX_2н ротора также зависят от скольжения. Кратность пускового тока статора I_1п/I_1ном=5-7. По мере разгона ротора токи I₂ и I₁ уменьшаются (рис.15.17) и устанавливается режим работы, определяемый статической нагрузкой на валу. В нормальных условиях время пуска двигателя не превышает нескольких секунд. При этом не возникает опасности перегрева двигателя или механического повреждения его обмоток под действием электромагнитных сил. Защиту двигателя от перегрузки на валу делают инерционной так, чтобы она не реагировала на кратковременный всплеск тока I_1п во время пуска, когда I_1п>>I_1ном .

Однако не следует забывать, что двигатели подключены к распределительной сети, питающейся от трансформатора ограниченной мощности. Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора уменьшается по мере роста нагрузки в сети. При полной нагрузке трансформатора падение напряжения в сети достигает 10-15% от U_ном.

Если мощность данного двигателя много меньше мощности трансформатора, то даже при его пуске напряжение в сети изменится незначительно. Но на ряде предприятий может возникнуть ситуация, когда мощность одного-двух двигателей намного превышает мощность всех остальных двигателей и сравнима с номинальной мощностью трансформатора. При  пуске такого двигателя токи в обмотках трансформатора будут превышать номинальные значения в 5-7 раз, и напряжение на вторичной обмотке трансформатора U_тр2 и на двигателе U_ад упадет до 0,6-0,7 U_ном (рис.15.18,а). Электромагнитный момент М_п двигателя может снизиться вдвое и пуск двигателя затянется или окажется невозможным (рис. 15.18,б).

Если потребляемая двигателем мощность в начале пуска окажется больше номинальной мощности питающего трансформатора, то есть смысл отказаться от машины с короткозамкнутым ротором и использовать двигатель с контактными кольцами, у которого ток ротора можно ограничить подключенным к кольцам пусковым реостатом.

В некоторых случаях, когда пуск двигателя с короткозамкнутым ротором осуществляют без нагрузки, напряжение на статоре понижают с помощью автотрансформатора или реактора (трехфазной индуктивной катушки),что позволяет уменьшить пусковой ток.

Пуск двигателя с контактными кольцами.

При описании конструкции асинхронных машин упоминается о ротоорах с трехфазной обмоткой, соединенной звездой и подключенной к контактным кольцам.

Посредством меднографитовых щеток к кольцам можно подключать пусковой реостат. На рис. 15.19,а показана схема включения такого двигателя с одноступенчатым реостатом. Полное сопротивление пускового реостата рассчитывая так, чтобы ток статора был ограничен заданным значением (например, I_1п=I_1ном). Перед пуском двигателя вводят пусковой реостат так, что сопротивление фазы роторной цепи становится равным R₂+R_п. Соответствующая пусковая механическая характеристика оказывается смещенной относительно характеристики при естественном сопротивлении ротора (рис. 15.19,б). При этом ток ротора уменьшается, а пусковой момент возрастает. По мере разгона двигателя токи ротора и статора уменьшаются, и пусковой реостат R_п закорачивают. Рабочая точка переходит на естественную характеристику, соответствующую сопротивлению R_{2 .} Рабочая точка перемещается по естественной механической характеристике, пока электромагнитный момент двигателя не станет равным противодействующему (точка А на рис. 15.19,б). Обычно реостат разбивают на 5-10 ступеней, которые автоматически закорачивают по мере разгона ротора. Схема автоматического выведения пускового реостата работает в функции времени или тока ротора.

Применение двигателей с контактными кольцами в некоторых случаях оправдано уменьшением времени пуска.