Стартиране на асинхронен двигател

Не е тайна, че асинхронните двигатели завладяха света на електрическите машини и всъщност лъвският пай от електрическото задвижване се пада на тях. Толкова честата среща с този тип електрически машини поражда необходимост от подробно проучване на всички аспекти на тяхната работа. Колкото и банално да звучи, но за да работи електрическият мотор, е необходимо да го стартирате. Нека да разгледаме по-подробно как се стартират асинхронни двигатели.

Има универсален начин за включване на асинхронни двигатели, това е метод за директен старт

В момента на стартиране в двигателя се случват следните процеси - през намотката на статора започва да тече доста голям ток, който се нарича стартов ток, този стартов ток може да надвишава нормалния работен (номинален) ток седем или дори осем пъти с продължителност на потока от части от секундата до няколко секунди (време за развиване на вала). Съгласете се, това не е много добре. Освен това, колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-висок е стартовият ток и времето за стартиране също се увеличава, т.е. стартовият ток тече по-дълго. Също така, поради рязко увеличаване на тока, напрежението пада рязко - така нареченият спад на напрежението, което се отразява неблагоприятно на работата на съседните електрически машини и устройства, както и на цялата мрежа като цяло. Също така, цялото стартово и защитно оборудване трябва да бъде избрано, като се вземат предвид стартовите токове на двигателя. Ето как се осигуряват релета, които не реагират на токов скок, например, ако е продължило не повече от осем секунди - това е така наречената максимална токова защита или съкратено MTZ.

Питате защо се получава така, защото при нормална работа на двигателя, дори и под товар, през намотките на статора протича много по-слаб ток. Работата е там, че в момента на стартиране асинхронният ротордвигателят е неподвижен, но честотата на въртене на магнитното поле на статора в момента, в който се подава захранване, е незабавно постоянна. В този момент електродвигателят е трансформатор, в който вторичната намотка е накъсо, знаем, че този режим не е нормален, а по-скоро авариен и е придружен от токов удар. Ако разгледаме този процес от гледна точка на двигателя, тогава цялата точка е приплъзването, което е много голямо в момента на стартиране. Когато роторът започне да набира скорост, приплъзването ще намалее.

С други думи, когато роторът на двигателя е неподвижен, статорният магнитен поток, пресичащ намотката на ротора и индуциращ емф в него, и в резултат на това токът, тъй като намотката е късо съединение, е максимален. Но когато роторът се завърти, стойността на пресичащите го линии на магнитния поток намалява, съответно токът в намотката на ротора също пада. В момента, когато роторът достигне номиналната си скорост, в намотката му ще тече много малък ток, а в намотките на статора ще тече работният ток. Това е така, защото скоростта на въртене на ротора е почти същата като скоростта на въртене на магнитното поле на статора. Големината на магнитния поток, преминаващ през намотката на ротора с късо съединение, в момента е минимална.

Наред с директното стартиране има и други възможности за стартиране на асинхронни двигатели, насочени главно към намаляване на пусковите токове. Те включват следните методи: стартиране на асинхронен двигател с помощта на реостат, в роторната верига (за двигатели с фазова намотка на ротора); директно свързване при напрежение по-малко от номиналното.

Стартиране на двигател с фазов ротор

Схемата, представена по-горе, не включва никакви превключващи устройства и е само: намотки на статора, свързани със звезда; фазов ротор с пускови реостати rd. Този метод на стартиране осигурява сравнително плавен старт на асинхронен двигател, тъй като заедно с ограничаването на стартовия ток, скоростта на двигателя също се увеличава бавно, но в същото време началният въртящ момент, за разлика от тока, се увеличава.

За мощни двигатели се използват пускови реостати с водно охлаждане и подвижен електрод. За да се намали цената на цялата конструкция, начален реостат не е включен във всяка фаза, а само в две фази. Това предизвиква асиметрична система от токове в ротора

За да се автоматизира пускането, в роторната верига освен активно съпротивление се включва и индуктивно съпротивление. Когато са свързани последователно, стартовият ток е ограничен във фазовия ротор на асинхронния двигател от тези две съпротивления. В същото време индуктивното съпротивление ограничава не само самия скок на тока, но и неговия спад, което води до по-плавно стартиране.

Когато активните и индуктивните съпротивления са свързани паралелно във веригата на ротора, се случва следното: в момента на стартиране, когато токът е висок, индуктивното съпротивление е голямо и по-голямата част от него преминава през активното съпротивление, но по-късно, когато токът спадне, индуктивното съпротивление също пада и токът протича през индуктивното съпротивление. Този метод на стартиране осигурява практически постоянен въртящ момент на вала на двигателя и ток в роторната верига на асинхронна машина.

За да се извърши стартиране, всички съпротивления се избират въз основа на изчислението на самия двигател, неговия стартов ток, като същевременно се гарантира, че началният въртящ момент на двигателя е максимален.

Включване на двигателя в мрежата при намалено напрежение. Този метод на стартиране се използва в асинхронни двигатели с катерица. Този метод включва няколко разновидности: понижаване на напрежението чрез включване на индуктивниясъпротивление (реактор); спад на напрежението от автотрансформатор; превключване на намотката на статора триъгълник-звезда.

Когато напрежението се понижи чрез свързване на асинхронен двигател към веригата на статора, чрез индуктивно съпротивление, веригата има следната форма:

Съпротивлението е избрано така, че стартовият ток да не надвишава номиналния ток с два, два и половина пъти, докато напрежението, захранващо двигателя, ще намалее с два до три пъти и стартовият въртящ момент също ще спадне с четири до девет пъти. Когато е активирано, регулируемото индуктивно съпротивление прави възможно плавното стартиране на двигателя.

Ако вместо индуктивно съпротивление във веригата на статора се включи автотрансформатор, това ще спести стартовия момент на двигателя.

При същото съотношение на тока от 2-2,5, трябва да намалите напрежението само един и половина - два пъти и в този момент началният въртящ момент ще падне само два - четири пъти.

Двата метода, представени по-горе, се изпълняват по следния начин: за стартиране на двигателя превключвател 1 е затворен, след стартиране индуктивното съпротивление или автотрансформаторът се шунтират от превключвател 2. Тези методи за стартиране на асинхронен двигател имат значителни недостатъци: увеличаване на цената на цялата инсталация, усложняване на веригата, необходимост от допълнително пространство за инсталиране на всички компоненти.

Превключване на намотките на статора от звезда към триъгълник

Тази схема е най-успешната и често използвана, разбира се, с изключение на схемата за директен старт.

Целият смисъл на този метод на стартиране е разликата между фазовото и линейното напрежение, когато намотките на статора са свързани със звезда, напрежението върху тях се събужда 1,73 пъти по-ниско, отколкото когато са свързани с триъгълник. Съответно токовете в намотките са по-малки. Обикновено с този метод на стартиране, вНа диаграмата има превключвател с две възможни позиции: "Старт" и "Старт". Когато превключвателят е включен в положение "Старт", намотките на статора се включват със звезда, а когато се превключи в положение "Работа", намотките на асинхронния двигател се включват в триъгълник. Съвременните технологии позволяват плавен старт на асинхронни машини, контрол на скоростта, контрол не само на стартовия, но и на работния момент с помощта на честотни преобразуватели и импулсно-фазови системи за управление.