Автотрансформаторный пуск асинхронного двигателя кратко

Обновлено: 02.07.2024

Работа любого асинхронного двигателя начинается с его пуска. Процесс пуска является переходным процессом. Однако его анализ можно выполнить с помощью статических характеристик и , соответствующих установившимся режимам работы двигателя при различных скольжениях. Это обусловлено быстрым затуханием свободных составляющих токов двигателя. Вынужденные составляющие могут быть рассчитаны по схеме замещения (рис. 4.8). При ток двигателя определяется его сопротивлением короткого замыкания. Величина этого сопротивления в относительных единицах , поэтому начальный пусковой ток составляет . По мере разгона двигателя ток медленно уменьшается (рис. 4.24). Для успешного пуска двигателя начальный пусковой момент должен быть больше внешнего . В начале разгона момент двигателя несколько уменьшается до величины , а затем растет до .
При пуске мощных двигателей большой пусковой ток может вызвать значительное снижение напряжения сети и тем самым ухудшить или даже полностью нарушить нормальную работу смежных электроприемников.

Повышенный пусковой ток представляет опасность и для самого двигателя вследствие увеличения электродинамических усилий в лобовых частях обмотки статора и повышения температуры обмоток. При частых или затяжных пусках температура обмоток может превысить допустимые пределы.
Современные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проектируются с таким расчетом, чтобы они выдерживали прямой пуск от мощной сети. Если напряжение сети при пуске снижается более чем на 10-15%, то применяют реакторный либо автотрансформаторный пуск.

Реакторный пуск

Схема реакторного пуска представлена на рис. 4.25. После разгона двигателя реактор шунтируется выключателем . Величина индуктивного сопротивления реактора выбирается так, чтобы пусковой ток двигателя снизился в раза по сравнению с пусковым током при прямом пуске от сети,
.
При этом пусковой момент двигателя согласно (4.8) снижается в раз:
.
Поэтому реакторный пуск применяется только в тех случаях, когда условия пуска не являются тяжелыми (пуск на холостом ходу или при малой нагрузке).

Автотрансформаторный пуск

При автотрансформаторном пуске (рис. 4.26) требуется три выключателя. На первом этапе пуска включаются выключатели и . На двигатель подается пониженное напряжение, определяемое коэффициентом трансформации автотрансформатора (АТ):

,
при этом пусковой момент двигателя снижается в раз:
.

Во столько же раз снизится потребляемый из сети ток . Действительно, согласно балансу мощностей на входе и выходе автотрансформатора имеем
.
Отсюда получаем
.
Таким образом, при автотрансформаторном пуске потребляемый ток сети и пусковой момент двигателя снижаются одинаково, что является преимуществом автотрансформаторной схемы перед реакторной. Однако это преимущество достигается ценой значительного удорожания и усложнения схемы. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется при тяжелых условиях пуска для мощных двигателей.
На заключительном этапе автотрансформаторного пуска перед замыканием выключателя следует во избежание короткого замыкания автотрансформатора отключить выключатель .

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором

Для особо тяжелых условий пуска в электроприводах малой и средней мощности применяются асинхронные двигатели с фазным ротором. В этих двигателях задача снижения пусковых токов и повышения пускового момента решается путем ввода в цепь ротора пускового реостата (рис. 4.27, а).
Двигатель пускается с полностью введенным пусковым реостатом. При этом пусковой момент , а пусковой ток . После достижения скольжения замыкается контактор и часть сопротивления пускового реостата закорачивается. Двигатель переходит на характеристику 2 (рис. 4.27, б). Разгон продолжается вновь с повышенным моментом. При закорачивается вторая ступень пускового реостата, и двигатель работает на характеристике 3. После закорачивания последней ступени пускового реостата двигатель переходит на естественную характеристику 4. Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостатном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. Однако двигатели с фазным ротором дороже двигателей с короткозамкнутым ротором и требуют дополнительной пуско-регулировочной аппаратуры.

Двигатели

Запуск трёхфазного электродвигателя осуществляется с помощью автотрансформатора, который соединяется последовательно с электродвигателем во время пуска.

Помимо уменьшения пускового момента, способ пуска через автотрансформатор имеет один недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение , что вызывает скачок тока. Вращающий момент зависит от напряжения подаваемого на двигатель. Значение пускового момента пропорциональны квадрату напряжения.

Рассмотрим более подробно пуск трёхфазного электродвигателя через автотрансформатор на схеме.

При автотранспортном пуске вначале замыкают рубильник 1, соединяющий звездой обмотки автотрансформатора. Затем замыкают рубильник 2, и двигатель оказывается включенным на пониженное напряжение U’1. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в Ка раз, где Ка – коэффициент трансформации автотрансформатора. Ток, измеренный на входе автотрансформатора, уменьшается в К2а раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток в Ка раз меньше вторичного, а поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет Ка х Ка = К2а раз.

После того как ротор двигателя придет во вращение, рубильник 1 размыкают, и автотрансформатор превращается в реактивную катушку. При этом напряжение на выводах статорной обмотки несколько повышается. Включением рубильника 3 на зажимы двигателя подается полное напряжение сети U1н. Таким образом, автотрансформаторный пуск происходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводят напряжение, равное 50-70% от номинального; на второй ступени, где трансформатор служит реактором, напряжение составляет 70-80% от номинального. Так как применение автотрансформатора дает уменьшение пускового тока в К2а раз
I’п = Iп / К2а,
то мощность, на которую должен быть рассчитан пусковой автотрансформатор,
Sa = 3U1н Iп (1 / К2а),
где U1н – номинальное (фазное) напряжение статорной обмотки;
Iп — пусковой ток двигателя при пуске непосредственным включением в сеть.

Автотрансформаторный способ пуска, как и другие способы пуска асинхронных двигателей, основанные на уменьшении подводимого напряжения, сопровождается уменьшением пускового момента, так как величина последнего прямо пропорциональна квадрату напряжения. С точки зрения пусковых токов и пусковых моментов, автотрансформаторный способ пуска выгоднее реакторного, так как при одинаковом уменьшении напряжения пусковой ток при реакторном способе пуска уменьшается в U’1 / U1н раз, а при автотрансформаторном способе пуска – в (U’1 / U1н)2 раз. Но сложность пусковой операции и высокая стоимость аппаратуры несколько ограничивают применение автотрансформаторного способа пуска асинхронных двигателей.

Автотрансформаторный пуск осуществляется по схеме (рис 1.) в следующем порядке. Сначала включаются выключатели В1 и В2, и на двигатель через автотрансформатор AT подается пониженное напряжение. После достижения двигателем определенной скорости выключатель В2 отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора AT, который в этом случае работает как реактор. Наконец включается выключатель В3, в результате чего двигатель получает полное напряжение.

Выключатель В1 должен быть выбран на отключающую мощность при коротком замыкании, а выключатели В2 и ВЗ могут иметь меньшие отключающие мощности. Пусковые автотрансформаторы рассчитываются на кратковременную работу. Согласно ГОСТ 3211—46, пусковые автотрансформаторы должны иметь ответвления, соответствующие величинам вторичного напряжения, равным 73, 64 и 55% от первичного при прямой схеме включения и 45, 36 и 27% при

обратной схеме включения (рис. 2). В каждом конкретном случае выбирается подходящая ступень напряжения.

Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение двигателя в k_ат раз, то пусковой ток в двигателе или на стороне НН

автотрансформатора I_п.д уменьшается также в k_ат раз, а пусковой ток на стороне ВН автотрансформатора или в сети I_п._с уменьшается в раз. Пусковой момент M_п, пропорциональный квадрату напряжения на зажимах двигателя, уменьшается также в раз.

Таким образом, при автотрансформаторном пуске М_п и I_п.с уменьшаются в одинаковое число раз. В то же время при реакторном пуске пусковой ток двигателей I_п.д является также пусковым током в сети I_п.с и пусковой момент М_п уменьшается быстрее пускового тока (в квадратичном отношении). Поэтому при одинаковых величинах I_п.с при автотрансформаторном пуске пусковой момент будет больше. Однако это преимущество автотрансформаторного пуска достигается ценой значительного усложнения и удорожания пусковой аппаратуры. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется реже реакторного, при более тяжелых условиях, когда реакторный пуск не обеспечивает необходимого пускового момента.

обратной схеме включения (рис. 2). В каждом конкретном случае выбирается подходящая ступень напряжения.

Автотрансформаторный пуск вследствие большой стоимости пусковых устройств применяется лишь для высоковольтных короткозамкнутых двигателей большой мощности или в тех случаях, когда требуется значительное снижение пускового тока при сохранении достаточного пускового момента. [1]

Автотрансформаторный пуск осуществляется по схеме рис. 28 - 1, в в следующем порядке. Сначала включаются выключатели В1 и В2, и на двигатель через автотрансформатор AT подается пониженное напряжение. После достижения двигателем определенной скорости выключатель В2 отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора AT, который в этом случае работает как реактор. Наконец включается выключатель ВЗ, в результате чего двигатель получает полное напряжение. [2]

Автотрансформаторный пуск в настоящее время не применяется, так как расчеты показали, что по условиям сохранения остаточного напряжения при пуске в этом нет необходимости. По условиям же колебания напряжения у электроприемников, подключенных к общей сети с крупными электродвигателями, автотрансформаторный пуск также не требуется из-за возросших мощностей питающих систем. [3]

Автотрансформаторный пуск осуществляется по схеме, показанной на рис. 12.11, а. При пуске сначала включается нулевой выключатель /, затем выключатель 2, присоединяющий автотрансформатор к сети. Так как двигатель подключен к пониженному ( через автотрансформатор) напряжению, то он разгоняется, потребляя сравнительно небольшой ток. После того как двигатель достигает подсинхронной скорости, включается возбуждение и двигатель входит в синхронизм; выключатель / отключается и включается шунтирующий выключатель 3, который подает на двигатель нормальное напряжение. [4]

Автотрансформаторный пуск , обеспечивающий снижение напряжения в любом отношении к номинальному, используется з основном для высоковольтных трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и требует дорогих пусковых устройств. [6]

Автотрансформаторный пуск , обеспечивающий снижение напряжения в любом отношении к номинальному, используется в основном для высоковольтных трехфазных асинхронных электродвигателей С короткозамкнутым ротором и требует дорогих пусковых устройств. [8]

Автотрансформаторный пуск вследствие большой стоимости пусковых устройств применяется лишь для высоковольтных корот-козамкнутых двигателей большой мощности или в тех случаях, когда требуется значительное снижение пускового тока, потребляемого из сети, при сохранении достаточной величины пускового момента. [9]

Автотрансформаторный пуск ( рис. 7.6, - б) производится тремя ступенями. Когда двигатель разовьет соответствующее число оборотов, размыкается выключатель В2 У автотрансформатора, и он используется как реактивная катушка. Наконец, замыкается выключатель В4 и к двигателю подается номинальное напряжение /, а к его обмотке возбуждения - постоянный ток. При автотрансформаторном пуске пусковой ток в сети ( ток первичной обмотки трансформатора) пропорционален квадрату напряжения. [11]

Автотрансформаторный пуск обеспечивает снижение пускового момента пропорционально первой степени этого же коэффициента. Таким образом, автотрансформаторный пуск хотя и является более сложным, при прочих равных условиях обеспечивает больший пусковой момент. Он должен применяться в тех случаях, когда статический момент на валу двигателя значителен и нужно получить максимальное снижение бросков пускового тока. [12]

Автотрансформаторный пуск допускается в случаях, когда вышеприведенные условия не могут быть обеспечены при пуске с помощью реактора. [13]

Автотрансформаторный пуск при тех же толчках тока в сети, что и при реакторном пуске, обеспечивает двигателю более высокий пусковой момент. Однако он является более дорогим, так как стоимость автотрансформатора выше реактора. [15]

Читайте также: