Пуск асинхронных двигателей

Пуск двигателей в ход или пусковой режим электропривода, входящего в состав комплексной нагрузки, – это процесс перехода двигателей и соответственно рабочих механизмов из неподвижного состояния (ω=0, s=1) в состояние вращения с нормальной скоростью. Пуск является существенной частью режимов работы двигателей и относится к числу нормальных переходных процессов.

Во время пуска двигатель должен развивать вращающий момент, необходимый, во-первых, для преодоления момента сопротивления механизма, во-вторых, для создания определённой кинетической энергии вращающихся масс агрегата. В это время он потребляет от источника повышенное количество энергии, что и отражается в увеличении пускового тока. Кратность пускового тока по отношению к номинальному составляет для двигателя с короткозамкнутым током 5÷8.

Большие пусковые токи двигателей обусловливают повышенный нагрев его обмоток и соответственно ускорение старения изоляции. Если по технологическому процессу требуются частые пуски двигателя, то целесообразно применять специальные конструкции двигателей и различные мероприятия, облегчающие пуск.

Условия пуска обычно разделяют на легкие, нормальные и тяжёлые. При легких условиях пуска требуемый вращающий момент двигателя составляет 10-40 % от номинального; при нормальных условиях пуска – 50÷75 % номинального; при тяжёлых условиях – до 100 % номинального и выше (пуск компрессоров, дробильных барабанов, насосов с открытой задвижкой и др.).

Для управления пуском и ограничения пусковых токов могут применяться различные схемы пуска: прямой, автотрансформаторный, реакторный, частотный.

Прямой пуск (рис. 2.25,а) осуществляется подачей выключателем полного напряжения на двигатель. Преимуществом способа являются простота схемы и сокращение времени пуска. Применяется при пуске двигателей небольшой мощности.

Автотрансформаторный пуск осуществляется по схеме, показанной на рис. 2.25,б. Сначала включается выключатель В1. Двигатель начинает разгоняться при пониженном напряжении, потребляя сравнительно небольшой ток. После того, как асинхронный двигатель достигнет номинальных оборотов, а синхронный будет синхронизирован, включается выключатель В2, шунтирующий реактор, и на двигатель подается нормальное напряжение. Автотрансформаторный пуск применяется для двигателей средней мощности (до 12,5 МВт).

Автотрансформатор достаточно дорог и, кроме того, создает толчки намагничивающего тока при переключениях. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется достаточно редко.

 

а) б) в) г)

Рис. 2.25. Схемы пуска двигателей: прямой (а), автотрансформаторный (б),

реакторный (в), частотный пуск (г)

 

Реакторный пуск производится в соответствии со схемой, приведённой на рис. 2.25,в. С помощью выключателя В1 двигатель подключается к сети через реактор. Двигатель начинает разгоняться и по мере уменьшения тока напряжение на двигателе возрастает за счёт снижения падения напряжения на реакторе. При достижении асинхронным двигателем номинальных оборотов включается шунтирующий выключатель В2. При реакторном пуске синхронного двигателя выключатель В2 включается после того, как двигатель войдёт в синхронизм.

Сопротивление реактора определяется по формуле

Х_р= ,

где I_доп – величина, до которой нужно ограничить пусковой ток;

I_пуск – пусковой ток двигателя;

U_ном – номинальное напряжение.

Недостаток схемы – достаточно большие затраты на пусковое оборудование. Схема применяется для пуска двигателей средней мощности (до 12,5 МВт).

Частотный пуск (рис. 2.25,г) производится подключением двигателя к преобразователю частоты (ПЧ). Изменением частоты и амплитуды выходного напряжения ПЧ добиваются плавного увеличения оборотов пускаемого двигателя. При этом никаких толчков потребляемого тока не происходит.

Схема частотного пуска используется для очень мощных двигателей, например для пуска в двигательном режиме обратимых синхронных машин гидроаккумулирующих электростанций.