Ограничение пусковых токов асинхронных двигателей включением добавочных сопротивлений в цепь ротора

При пуске асинхронного двигателя с фазным ротором с закороченными кольцами пусковой момент составляет 0, 5...1, 5М_ном, а ток статора и ротора превышает номинальный в 5...10 раз [6]. Введение в цепь ротора активных сопротивлений снижает токи двигателя и может повысить пусковой момент до М_к (см. рис. 5.8). Схемы включения ступеней пусковых резисторов приведены на рис. 5.24.

Рис. 5.24. Схема включения пусковых резисторов

асинхронных двигателей

Схема а получила наибольшее распространение. В ней минимум контактов. Токи в контактах пускателя равны токам в цепях ротора. В схеме б через контакты пускателей проходит меньший ток, поэтому есть возможность применять пускатели меньшей величины, чем в схеме а.

В качестве сопротивлений, включаемых в цепь ротора, применяют ящики резисторов с чугунными, проволочными и ленточными элементами. Возможно применение и жидкостных реостатов, которые после пуска необходимо шунтировать. Рассмотренные ранее методы расчета пусковых резисторов двигателей постоянного тока параллельного (и независимого) возбуждения применимы и для асинхронных двигателей с фазным ротором, так как рабочая часть их механических характеристик также линейна. При этом необходимо учесть, что на рабочей части механической характеристики асинхронного двигателя момент пропорционален току, поэтому расчеты ведут для моментов, а не для тока. Значение максимального пускового момента ограничивается динамическими усилиями в обмотках и нагревом машины. В некоторых случаях этот момент ограничивается требованиями технологии, например, привод пассажирского лифта должен иметь вполне определенное начальное ускорение, зависящее от пусковых моментов. Расчет сопротивлений пусковых резисторов можно провести точными [6] и приближенными способами, аналитическим или графическим методом. Рассмотрим только приближенный способ, который можно применять при максимальных моментах переключения, не превышающих 0, 7 М_к. Диаграмма пуска асинхронного двигателя в две ступени приведена на рис. 5.25.

Рис. 5.25. Пусковые характеристики асинхронного двигателя

Аналитический метод. Если число ступеней m задано, то кратность переключаемых моментов [6, 7]

, (5.35)

где R_m - максимальное сопротивление роторной цепи в момент включения, R_m = ad·m_R; m_R - масштаб сопротивления, ; r_p - сопротивление ротора, r_p = ab·m_R.

После подстановки значений R_m и r_p получаем

.

Отрезок аb = S_н, а величину отрезка аd определяем из подобных треугольников Оаd и Of l:

;

отрезки АО = М_н; l f = М₁, следовательно:

.

Таким образом, . Если М₁ = 0, 7 М_к = 0, 7 m_кМ_н, то

. (5.36)

Значение М₂ = М₁ /l должно быть больше М_с, т.е. М₂ > М_с. По аналогии с машинами постоянного тока (2.24) определяем сопротивление:

,

,

. (5.37)

Когда число ступеней не задано, принимаем моменты переключения М₁ и М₂, затем определяем l и число ступеней m:

. (5.38)

Полученное число ступеней округляем до целого и уточняем l. Далее расчет идет, как в первом случае.

Графический метод. Порядок построения пусковых характеристик такой же, как и для машин постоянного тока параллельного возбуждения. Сначала по паспортным данным машины строим естественную механическую характеристику М = f(w) и задаемся моментами переключения М₁ и М₂ (рис. 5.25). Строим пусковую характеристику: проводим линию 1-2-0 до пересечения в точке 2, затем 3-4-0 и т.д. до совпадения в точке 5 (момент М₁) на естественной характеристике. На линии номинального момента определяем сопротивления ступеней резисторов:

; ; ,

(5.39)

где Е_2н, I_2н - номинальные значения ЭДС и тока ротора.

В качестве проверки необходимо определить сопротивление ротора и сравнить его со значением, полученным графическим методом:

или . (5.40)