ны потерям переменным (рэл1 + р^г)- Коэффициент мощности coscpi в режиме холостого хода мал, обычно не более 0,2. С увеличением нагрузки Р2 потреб­

ляемая реактивная мощность меняется незначительно, поэтому coscp растет, достигая значений 0,85-0,90 для двигателей средней и большой мощности.

TJ, cos(f>j, Л / , / | , J\

Рис. 4.13. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

4.4. Пуск асинхронных двигателей

При пуске двигателя по возможности должны удовлетворяться основные требования: процесс пуска должен быть кратким и осуществляться без слож­ ных пусковых устройств, пусковой момент - большим, а пусковые токи - по возможности малыми. Иногда к этим требованиям добавляют и другие, обу­ словленные особенностями конкретных приводов, в которых используют дви­ гатели: должны быть обеспечены плавный пуск, максимальный пусковой мо­ мент и др.

Практически используют следующие способы пуска: непосредственное подключение обмотки статора к сети (прямой пуск), понижение напряжения, подводимого к обмотке статора при пуске, и реостатный пуск.

4,4.1. Прямой пуск

Прямой пуск применяют в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектиру­ ют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети воз­ никающие пусковые токи не создали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термиче­ ской прочности основных элементов машины.

Двигатели обычно пускаются с помощью электромагнитного выключателя

К - магнитного пускателя (рис. 4.14, а) и разгоняются автоматически по естест­ венной механической характеристике (рис. 4.14, б) от точки П, соответствую­ щей начальному моменту пуска, до точки Р, соответствующей условию

М =Мсг.

Рис. 4.14. Схема прямого пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя (а)

и графики изменения моментов и токов (б)

Ускорение при разгоне определяется разностью абсцисс кривых М и Мсти

моментом инерции ротора двигателя и механизма, который приводится во вра­ щение. Если в начальный момент пуска Мп<Мст, двигатель разогнаться не сможет.

Недостатком данного способа пуска, кроме сравнительно малого пусково­ го момента, является также большой бросок пускового тока, в пять - семь раз превышающего его номинальное значение. При электрических сетях сравни­ тельно небольшой мощности это может вызвать значительное понижение на­ пряжения,нежелательное для других потребителей.

Несмотря на указанные недостатки, пуск двигателя путем непосредствен­ ного подключения обмотки статора к сети широко применяется благодаря про­ стоте исполнения и таким технико-экономическим свойствам, как низкая стои­ мость и высокие энергетические показатели ( t] , cos^j и др.).

4.4.2. Пуск при пониженном напряжении

Пуск при пониженном напряжении применяют для асинхронных двигате­ лей с короткозамкнутым ротором большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях. Понижение может осуществляться несколькими способами.

1. Переключение обмотки статора при пуске срабочей схемы А на пуско­ вую схему Y можно выполнять с помощью трехполюсного переключателя Я

(рис. 4.15, а) или контактора. При включении обмотки статора по схеме У на­

пряжение, подаваемое на фазы этой обмотки, уменьшается в л/З раза. По окон­ чании процесса пуска и разгона двигателя до номинальной частоты вращения обмотку статора переключают обратно на схему Д .

2. Включение в цепь обмотки статора на период пуска добавочных актив­ ных (резисторов) или реактивных (реакторов) сопротивлений (рис. 4.15, б).

При этом на указанных сопротивлениях создаются некоторые падения напря­ жения Д и д, пропорциональные пусковому току, вследствие чего к обмотке статора будет приложено пониженное напряжение. По мере разгона двигателя снижаются ЭДС Ег, индуктированная в обмотке ротора, и, как следствие, пус­ ковой ток. В результате этого уменьшается падение напряжения АИд на ука­ занных сопротивлениях и возрастает напряжение, приложенное к двигателю. Таким образом, при рассматриваемом способе пуска напряжение, приложенное к двигателю, автоматически растет по мере разгона ротора. После окончания разгона добавочные резисторы или реакторы замыкаются накоротко контакто­ ром А’).

Рис. 4.15. Схема включения асинхронного двигателя при пуске с понижением напряжения

3. Подключение двигателя к сети через понижающий автотрансформа­ тор Атр (рис. 4.15, в). Последний может иметь несколько ступеней, которые в

процессе пуска двигателя переключаются соответствующей аппаратурой. Недостатком указанных способов является значительное уменьшение пус­

кового и максимального моментов двигателя, пропорциональных квадрату приложенного напряжения. Поэтому их можно использовать только при пуске двигателей без нагрузки.

На рис. 4.16 приведены механические характеристики двигателя при нор­ мальном и пониженном напряжении, т.е. при соединении обмотки статора по схемам Уи А .При соединении по схеме У максимальный и пусковой моменты

Рис. 4.17. Круговая диаграмма асинхронного двигателя при включении реостата в цепь ротора и получаемые при этом механические характеристики

Пусковой реостат обычно имеет три-шесть ступеней (рис. 4.18, а), что по­

зволяет в процессе пуска постепенно уменьшать пусковое сопротивление, под­ держивая высокое значение пускового момента в период разгона двигателя.

Сначала двигатель пускается по характеристике 4 (рис. 4.18, б), соответст­ вующей сопротивлению пускового реостата Rn3 = Rai + Ra2 + Ra3, и развивает вращающий момент Мпшах. По мере увеличения частоты вращения вращаю­ щий момент М уменьшается и может стать меньше некоторого момента Mnmin. Поэтому при М = Mnmin часть сопротивления пускового реостата R fl3 выво­ дят, замыкая контактор КЗ. Вращающий момент при этом мгновенно возрастает

до Мпшах, а затем с увеличением частоты вращения изменяется по характери­ стике 3, соответствующей сопротивлению реостата Rn2 = Rai + Ra2 . При даль­

нейшем уменьшении момента М до Mnmin часть сопротивления реостата Rn2 выключается контактором К2 и двигатель переходит на работу по характери­

стике 2, соответствующей Rm = Rai. Таким образом, при постепенном (сту­ пенчатом) уменьшении сопротивления пускового реостата вращающий момент двигателя изменяется от Мпшах до Mnmin, а частота вращения возрастает по ломаной кривой, показанной на рис. 4.16, б жирной линией.

его пусковая д иаграмма (б), графики изменения частоты вращения и тока (в)

В конце пуска пусковой реостат полностью выводится контактором К\,

обмотка ротора замыкается накоротко и двигатель переходит на работу по есте­ ственной характеристике 1, при этом разгон осуществляется до точки Р. Вы­

ключение отдельных ступеней пускового реостата в процессе разгона двигателя осуществляется вручную или автоматически.

Таким образом, включением реостата в цепь ротора можно осуществить пуск двигателя при Мп = Мптах и резко уменьшить пусковой ток.

Недостатком данного способа является его относительная сложность и не­ обходимость применения более дорогих двигателей с фазным ротором. Кроме того, рабочие характеристики указанных двигателей несколько хуже характе­ ристик двигателей с короткозамкнутым ротором такой же мощности (кривые ц

и cos проходят ниже). В связи с этим двигатели с фазным ротором применя­ ют только при тяжелых условиях пуска, когда необходимо развивать макси­ мально возможный пусковой момент.