Uruchamianie silnika z wirnikiem uzwojonym

Właściwości rozruchowe silnika asynchronicznego zależą od charakterystyki jego konstrukcji, w szczególności od urządzenia wirnikowego.

Rozruchowi silnika indukcyjnego towarzyszy przejściowy proces maszyny, związany z przejściem wirnika ze stanu spoczynku do stanu jednostajnych obrotów, w którym moment obrotowy silnika równoważy moment sił oporu na wał maszyny.

Podczas uruchamiania silnika asynchronicznego następuje zwiększone zużycie energii elektrycznej z sieci zasilającej, która jest zużywana nie tylko na pokonanie momentu hamującego przyłożonego do wału i pokrycie strat w samym silniku asynchronicznym, ale także na przekazanie określonej kinetyki energię do ruchomych ogniw jednostki produkcyjnej. Dlatego podczas uruchamiania silnik indukcyjny musi rozwinąć zwiększony moment obrotowy.

Dla silnika indukcyjnego z wirnikiem moment rozruchowy odpowiadający poślizgowi przy n = 1 zależy od rezystancji czynnych regulowanych rezystorów wprowadzonych w obwód wirnika.

Ryż. 1.Rozruch trójfazowego silnika asynchronicznego z uzwojonym wirnikiem: a — wykresy zależności momentu obrotowego silnika z uzwojonym wirnikiem od poślizgu przy różnych rezystancjach czynnych rezystorów w obwodzie wirnika, b — obwód do podłączenia rezystorów i zwiernych styków dla przyspieszenie do obwodu wirnika.

Tak więc przy zamkniętych stykach przyspieszających U1, U2, tj. podczas uruchamiania silnika indukcyjnego ze zwarciem pierścieni ślizgowych, początkowy moment rozruchowy Mn1 = (0,5 -1,0) Mnom i początkowy prąd rozruchowy Azn = ( 4,5 — 7) Aznom i inni.

Mały moment rozruchowy asynchronicznego silnika elektrycznego z uzwojonym wirnikiem może być niewystarczający do napędzania jednostki produkcyjnej i późniejszego jej rozpędzania, a znaczny prąd rozruchowy doprowadzi do zwiększonego nagrzewania się uzwojeń silnika, co ogranicza jego częstotliwość przełączania, a w sieciach o małej mocy prowadzi do chwilowego spadku napięcia niepożądanego dla pracy innych odbiorników. Okoliczności te mogą być powodem, który wyklucza stosowanie silników indukcyjnych uzwojonych o dużym prądzie rozruchowym do napędu mechanizmów roboczych.

Wprowadzenie regulowanych rezystorów w obwód wirnika silnika, zwanych rezystorami rozruchowymi, nie tylko zmniejsza początkowy prąd rozruchowy, ale jednocześnie zwiększa początkowy moment rozruchowy, który może osiągnąć moment maksymalny Mmax (oryg. 1, a, krzywa 3), jeśli poślizg krytyczny silnika z wirnikiem fazowym

skr = (R2' + Rd') / (X1 + X2') = 1,

gdzie Rd' — rezystancja czynna rezystora w fazie uzwojenia wirnika silnika, zredukowana do fazy uzwojenia stojana.Dalsze zwiększanie rezystancji czynnej rezystora rozruchowego jest niepraktyczne, gdyż prowadzi do osłabienia początkowego momentu rozruchowego i wyjścia z punktu maksymalnego momentu obrotowego w obszarze poślizgu s>1, co wyklucza możliwość rozpędzania wirnika.

Wymagana rezystancja czynna rezystorów do rozruchu silnika z wirnikiem fazowym jest określana na podstawie wymagań rozruchowych, które mogą być lekkie, gdy Mn = (0,1 — 0,4) Mnom, normalne, jeśli Mn — (0,5 — 0,75) Mn, i poważne, gdy Mn ≥ ja.

W celu utrzymania odpowiednio dużego momentu obrotowego silnika z wirnikiem fazowym podczas rozpędzania jednostki produkcyjnej, w celu skrócenia czasu trwania procesu przejściowego oraz zmniejszenia nagrzewania się silnika, konieczne jest stopniowe zmniejszanie rezystancji czynnej z rezystorów rozruchowych. Dopuszczalna zmiana momentu obrotowego podczas przyspieszania M(t) określona przez warunki elektryczne i mechaniczne ograniczające szczytową granicę momentu obrotowego M> 0,85Mmax, moment przełączający M2 >> Ms (rys. 2) oraz przyspieszenie.

Ryż. 2. Charakterystyki rozruchowe trójfazowego silnika asynchronicznego z uzwojonym wirnikiem

Włączenie rezystorów rozruchowych jest zapewnione przez sukcesywne włączanie przyspieszaczy odpowiednio Y1, Y2 w chwilach t1, t2, liczonych od momentu rozruchu silnika, gdy podczas przyspieszania moment obrotowy M zrówna się z momentem przełączającym M2. Dlatego podczas całego rozruchu wszystkie momenty szczytowe są takie same, a wszystkie momenty przełączania są sobie równe.

Ponieważ moment obrotowy i prąd silnika asynchronicznego z uzwojonym wirnikiem są ze sobą powiązane, możliwe jest wyznaczenie szczytowej granicy prądu podczas rozpędzania wirnika I1 = (1,5 — 2,5) Aznom oraz prądu przełączania Az2, który powinien zapewnić moment przełączający M2 > M°C

Odłączenie silników asynchronicznych z uzwojonym wirnikiem od sieci zasilającej odbywa się zawsze przy zwarciu obwodu wirnika, aby uniknąć pojawienia się przepięć w fazach uzwojenia stojana, które mogą przekroczyć napięcie znamionowe tych faz o 3 — 4 razy, jeśli obwód wirnika jest otwarty w momencie zatrzymania silnika.

Ryż. 3. Schemat podłączenia uzwojeń silnika z wirnikiem fazowym: a — do sieci elektroenergetycznej, b — wirnik, c — na listwie zaciskowej.

Ryż. 4. Rozruch silnika z wirnikiem fazowym: a — obwód przełączania, b — charakterystyka mechaniczna