Пуск электродвигателей
Пусковые свойства электрических двигателей характеризуются пусковыми моментом и током, а также формой пусковой характеристики. Естественные механические характеристики двигателей используются для пуска в редких случаях (например, для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, маломощных двигателей постоянного тока). Одной из причин этого являются очень большие токи, которыми сопровождается пуск (например, двигателей постоянного тока независимого возбуждения). Другая причина состоит в несоответствии механических характеристик электродвигателя и производственного механизма (например, асинхронного двигателя и грузоподъемной лебедки при Мn<Мс).
Чрезмерно большие пусковые токи недопустимы также по условиям механической прочности электродвигателей и по условиям работы различных электроприемников, так как при пуске мощных двигателей происходят резкие понижения напряжения в распределительной сети.
Пусковые свойства асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором характеризуются параметрами их механических характеристик. Низким пусковым моментом обладают двигатели с обмоткой ротора в виде «беличьей клетки». Наиболее высокими пусковыми свойствами отличаются двигатели с обмоткой ротора типа «двойная беличья клетка». Оптимальной по затратам на производство, экономичности и пусковым свойствам является конструкция ротора с обмоткой в глубоком пазу.
Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором чаще всего производят прямым включением обмотки статора на полное напряжение питающей сети.
Рис. 91. Схема непосредственного пуска асинхронного нереверсивного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Электрические схемы непосредственного нереверсивного (рис. 91) и реверсивного (рис. 92) пуска отличаются простотой. При реверсивном пуске замыкание кнопок управления SBB или SBH приводит к срабатыванию контакторов КМВ и КМН. При нажатии кнопки SBB («Вперед») катушка контактора КМВ получает питание и замыкает главные контакты КМВ — двигатель включен в сеть. Если двигатель необходимо включить в обратном направлении, то нажимают кнопку SBC («Стоп»), а затем кнопку SBH («Назад»), что повлечет к включению контактора КМН, при этом фазы статора переключаются. Чтобы избежать ошибочного одновременного включения кнопок SBB и SBH, вмонтирована механическая рычажная блокировка, а для большей надежности — вспомогательная электрическая блокировка КМВ и КМН. Электрическая и механическая блокировки (на схеме не показаны) делают схему надежной.
Рис. 92. Схема пуска асинхронного реверсивного двигателя.
Если начальный пусковой момент меньше, чем момент сопротивления на валу, пуск электродвигателей вообще невозможен. Поэтому главными задачами пуска электродвигателей являются обеспечение достаточного пускового момента и одновременное уменьшение пускового тока до допустимого значения.
Одним из наиболее распространенных является реостатный пуск. Его применяют для асинхронных двигателей с фазным ротором, а также для двигателей постоянного тока с независимым или с последовательным возбуждением. Реостатный пуск может быть осуществлен в зависимости от времени, угловой скорости вала или электродвижущей силы (ротора), а также от тока ротора (якоря), изменяющихся определенным образом в процессе пуска.
Пуск электродвигателя с фазным ротором с использованием реле времени применяется без учета токов или напряжений при пуске. В этом случае моменты переключения секций пускового реостата не зависят от действительных значений тока ротора или вращающего момента. Соответствие времен переключения секций реостата моментам Мmax и Мmin в этом случае целиком определяется точностью выбора уставки реле времени. Необходимая выдержка времени каждого из реле времени может быть получена расчетом. В конкретных случаях уставки реле времени уточняются опытным путем при наладке электроприводов.
Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором небольшой мощности производят вручную. Перед пуском сопротивление реостата вводится полностью в цепь ротора. Включается пусковой аппарат для подачи напряжения в обмотки статора, и сопротивление реостата постепенно уменьшают равномерно на всех фазах ротора, увеличивая частоту вращения двигателя. Плавность увеличения частоты вращения зависит от первоначального момента на валу ротора: чем меньше момент, тем меньше времени требуется на разгон. При полностью выведенном сопротивлении реостата электродвигатель развивает номинальную частоту вращения.
Если электродвигатель запускается редко, то контактные кольца в конце пуска замыкают накоротко специальным устройством. Оно срабатывает одновременно с поднятием щеток с контактных колец. При частых пусках двигателя щетки обычно не поднимают.