Запуск асинхронного двигателя

Трехфазные асинхронные двигатели: механизм самозапуска и методы запуска

Трехфазный асинхронный двигатель по своей природе является самозапускающимся. Когда питание подключается к статору трехфазного асинхронного двигателя, создается вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле взаимодействует с ротором, вызывая его вращение и запуск асинхронного двигателя. В момент запуска скольжение двигателя равно 1, а пусковой ток значительно высок.

Роль пускателя в трехфазном асинхронном двигателе выходит за рамки простого запуска. Он выполняет две основные функции:

1. Ограничение тока: он уменьшает значительный пусковой ток, который, если оставить без контроля, может повредить обмотки двигателя, перегреть электрические компоненты и вызвать падение напряжения в системе питания.

2. Защита: обеспечивает необходимую защиту от перегрузок, которые возникают, когда двигатель потребляет избыточный ток вследствие механического напряжения или ненормальных условий работы, а также при понижении напряжения, когда снижение напряжения питания может привести к неэффективной работе двигателя или даже к его остановке.

Существуют два основных подхода к запуску трехфазного асинхронного двигателя. Один метод заключается в подключении двигателя непосредственно к полному напряжению питания. Другой подход включает применение сниженного напряжения к двигателю при запуске. Важно отметить, что крутящий момент, создаваемый асинхронным двигателем, пропорционален квадрату приложенного напряжения. Следовательно, двигатель генерирует значительно больший крутящий момент при запуске на полное напряжение по сравнению с запуском на пониженное напряжение.

Для клеточных асинхронных двигателей, которые широко используются в промышленных и коммерческих применениях, существуют три основных метода запуска:

Методы запуска асинхронных двигателей
Прямой пуск (DOL)

Метод прямого пуска (DOL) для асинхронных двигателей известен своей простотой и экономичностью. При этом подходе двигатель непосредственно подключается к полному напряжению питания. Этот простой метод обычно используется для малых двигателей мощностью до 5 кВт. Использование DOL-пускателя для этих малых двигателей позволяет минимизировать возможные колебания напряжения питания, обеспечивая стабильную работу электрической системы.

Звезда-треугольник (Star-Delta)

Пускатель звезда-треугольник является одним из наиболее распространенных и широко применяемых методов запуска трехфазных асинхронных двигателей. В нормальном режиме работы обмотки статора двигателя соединены в треугольнике. Однако, во время фазы запуска обмотки сначала соединяются в звезду. Это звездное соединение уменьшает напряжение, приложенное к каждой обмотке, тем самым ограничивая пусковой ток. После того, как двигатель набирает достаточную скорость, обмотки переключаются на треугольничное соединение, позволяя двигателю работать на полную мощность.

Автотрансформаторный пускатель

Автотрансформаторы могут использоваться как в звездном, так и в треугольном соединении. Их основная функция в контексте запуска асинхронного двигателя — ограничение пускового тока. Регулируя коэффициент трансформации автотрансформатора, можно уменьшить напряжение, подаваемое на двигатель во время запуска. Это контролируемое уменьшение напряжения помогает снизить высокий пусковой ток, возникающий при первом включении двигателя, защищая как двигатель, так и электрическую систему питания.

Прямые, звезда-треугольник и автотрансформаторные пускатели специально разработаны для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, которые широко применяются в различных промышленных и коммерческих областях благодаря своей прочной конструкции и надежной работе.

Метод запуска асинхронного двигателя с фазными кольцами

Для асинхронных двигателей с фазными кольцами процесс запуска включает подключение полного напряжения питания к пускателю. Уникальная конструкция двигателей с фазными кольцами, имеющих внешние цепи ротора, позволяет осуществлять дополнительный контроль во время запуска. Схема подключения пускателя асинхронного двигателя с фазными кольцами предоставляет визуальное представление о том, как различные компоненты взаимодействуют, чтобы облегчить процесс запуска, что способствует лучшему пониманию его работы и механизмов управления.

При запуске асинхронного двигателя с фазными кольцами, полное пусковое сопротивление сначала подключается в цепь ротора. Это эффективно уменьшает ток, потребляемый статором, минимизируя пусковой ток, который в противном случае мог бы создать нагрузку на электрическую систему и сам двигатель. По мере того, как электрическое питание включает двигатель, ротор начинает вращаться.

По мере ускорения двигателя, сопротивления ротора последовательно уменьшаются. Это постепенное отключение сопротивлений тщательно согласовано с увеличением скорости вращения двигателя. Таким образом, двигатель может плавно набирать скорость, сохраняя оптимальные характеристики крутящего момента.

Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, все пусковые сопротивления полностью удаляются из цепи. В этот момент фазные кольца замыкаются. Это замыкание позволяет двигателю работать с максимальной эффективностью, поскольку исключает дополнительное сопротивление, которое было необходимо только на этапе запуска, позволяя двигателю достичь полной номинальной производительности.