Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

э. д. с. Е'і и током 12 (увеличивается активная составляющая тока ротора Г2 cos ф2) и, согласно формуле (25-17), увеличивается вращаю­ щий момент Ма. При сопротивлении цепи ротора Гд -f г2 > хк ак­ тивная составляющая тока уменьшается, а это снижает вращающий момент.

Включение в сеть двигателя с разомкнутой обмоткой ротора мо­ жет вызвать значительные всплески тока, как это имеет место при включении ненагруженного трансформатора (рис. 16-3). Поэтому начала первых ступеней сопротивления трех фаз реостата соединяются в общую точку. Наличие замкнутой вторичной цепи предохраняет также от перенапряжений в обмотках статора и ротора при выключе­ нии двигателя.

Для пуска двигателей малой и средней мощности применяются металлические реостаты, чаще всего с масляным охлаждением, для двигателей большой мощности — водяные реостаты с подвижными электродами.

Для уменьшения числа контактов и удешевления пускового реос­ тата иногда добавочные сопротивления вводят только в две фазы об­ мотки ротора (рис. 28-3), что вызывает асимметрию тока ротора. Асимметричную систему токов в общем случае можно разложить на три симметричные системы с различным порядком следования фаз. Но система нулевой последовательности токов в данном случае от­ сутствует, так как средние точки реостата и обмотки ротора не сое­ диняются. Система прямого следования фаз и система обратного следования фаз вращаются относительно ротора с одинаковой скоростью

п2= 60/2/р == n±s

[формула (24-1)1, но в противоположные стороны. Ротор вращается со скоростью п — пх (1 — s) [формула (24-7)]. Следовательно, еко-

333

рость вращения прямого поля относительно статора

Таким образом, прямое поле вращается синхронно с полем статора, их взаимодействие создает на валу машины вращающий момент (ли­ ния 1 на рис. 28-4).

Обратное поле ротора вращается в пространстве с переменной скоростью, причем при изменении скольжения от s = 1 до s = 0,5 обратное поле вращается против вращения ротора; при s = 0,5 ско­ рость обратного поля щ (1 — 2s) —0,

апри изменении скольжения от s =

=0,5 до нуля направление враще­ ния обратного поля совпадает с нап­ равлением вращения ротора.

Для обратно вращающегося поля ротора можно считать обмотку статора замкнутой накоротко, так как сопротивление сети очень мало. Поэтому взаимодействие обратного поля ротора с короткозамкнутой обмоткой статора при скорости вращения ротора п << пѵ/2 приводит к увеличению вращающего момента двигателя, а при п > nJ2 момент, создаваемый обратным нолем, является тормозящим, как показано на рис. 28-4 (линия 2). Результирующий момент представлен линией 3. Резкое снижение вращающего момента наблюдается при

0,5 пJ и, если нагрузочный момент Мт окажется больше вращаю­ щего момента Мтт, то двигатель не достигнет нормальной для него скорости вращения, а будет устойчиво работать в точке а механи­ ческой характеристики.

Такое же явление наблюдается вследствие асимметрии токов обмотки ротора при нарушении контактов в цепи ротора.

Для автоматизации процесса пуска в некоторых случаях в цепь ротора включают активное сопротивление гд и последовательно или параллельно с ним индуктивное сопротивление хя.

334

По схеме рис. 28-5, а в первый момент пуска, когда s = 1 и /2 = /, индуктивное сопротивление велико и в основном ограничивает пуско­ вой ток. По мере увеличения скорости вращения ротора частота тока /з = fs уменьшается, соответственно чему уменьшаются э. д. с. ротора E 2s и индуктивное сопротивление xRs — xRs. В результате ток в цепи ротора спадает медленнее, чем при наличии только сопротивле­ ния Гд, т. е. пусковая операция идет более плавно.

По схеме рис. 28-5, б в начале пуска, когда частота /2 еще велика, велико и индуктивное сопротивление xR, поэтому основная часть тока ротора идет через активное сопротивление, которое таким образом определяет пусковой ток и вращающий момент. По мере увеличения скорости вращения ротора индуктивное сопротивление уменьшается пропорционально частоте /2 = fs и к концу пуска почти весь ток ро­ тора потечет по индуктивному сопротивлению. Такое перераспределе­ ние тока в цепи ротора позволяет иметь во время пуска почти постоян­ ные значения вращающего момента и тока.

28-3. Прямое включение асинхронного двигателя в сетъ

При этом способе включения двигателя с короткозамкнутой об­ моткой ротора явления, имеющие место в первый момент включения, те же, что и в короткозамкнутом трансформаторе. Как было показано (§ 16-2), сверхток короткого замыкания имеет две составляющие — периодическую, соответствующую установившемуся току короткого замыкания, и апериодическую, налагающуюся на первую составляю­ щую и затухающую во времени. В асинхронных двигателях затуха­ ние второй составляющей тока короткого замыкания происходит очень быстро. Поэтому под пусковым током двигателя / п обычно понимают только установившийся ток короткого замыкания.

Величина начального значения пускового тока обычно выражается отношением его к номинальному току и называется кратностью пус­ кового тока. Для современных двигателей кратность пускового тока находится в пределах Іи!Ін = 4 -f- 7; поэтому предохранители и теп­ ловое реле должны выдерживать кратковременно значительные

*токи.

Возможность прямого включения электродвигателя в сеть опре­ деляется падением напряжения, зависящим от пускового тока и пол­ ного сопротивления линии и трансформатора. В настоящее время в связи с ростом мощностей распределительных систем допускается

А. Понижение напряжения включением индуктивного сопротив­ ления. На рис. 28-6, а показана схема включения двигателя 1 и индук­ тивного сопротивления 2. При .пуске сначала замыкают рубильник 3, а затем при вращении ротора рубильник 4. Величина индуктивного сопротивления подбирается таким образом, чтобы кратность иуско-

335

вого тока / п//„ = 2 -г- 2,5; для этого нужно понизить напряжение на двигателе в 2—3 раза. Включение регулируемого индуктивного сопротивления позволяет осуществить плавный пуск двигателя. Начальное значение пускового момента уменьшается пропорцио­

нально (t/n/£/H)2, т. е. в 4—9 раз.

Б. Понижение напряжения автотрансформатором. Вместо индук­ тивного сопротивления можно применить автотрансформатор 5 (рис. 28-6, б). Применение автотрансформатора позволяет получить большую величину пускового момента, чем в случае индуктивного сопротивления при одинаковых токах в линии. Если сохранить преж­ нее значение Іп/Іп = 2 ~ 2,5, то требуется понижение напряжения автотрансформатором только в 1,5—2 раза, а это приводит к умень­ шению пускового момента в 2—4 раза.

Недостатком обоих способов пуска является значительная стои­ мость пусковой аппаратуры.

В. Переключение треугольник — звезда. В этом случае пуск осуществляется следующим образом (рис. 28-7). Переключатель ста­ вится в положение «пуск» и обмотка статора включается в сеть. При скорости вращения, близкой к номинальной, перебрасывают переключатель в положение «работа», чем и заканчивается пусковая операция.

При пушковом положении переключателя обмотки статора сое­ динены звездой, при рабочем положении — треугольником.

Пусть и л — напряжение в линии; t/у и £/д — напряжения на фазу при соединении обмоток статора звездой и треугольником;

/„.лТ; 7п.фу 7п.лд и / п.фд — пусковые токи в линии и в фазах обмотки статора при ее соединении звездой и треугольником. При соединении обмотки звездой

336