Способи пуску асинхронних електродвигунів

З винаходом електродвигуна людство вийшло на новий технологічний рівень розвитку. Однак по мірі ускладнення конструкції силових агрегатів і нарощування потужності, стали виникати питання в стилі, як забезпечити пуск асинхронного двигуна, щоб він прослужив довго? У цій оглядовій статті ми дамо відповідь на це питання, плюс, розглянемо асинхронні двигуни в цілому: сферу їх застосування, технічні особливості.

Почнемо з загальних моментів. Двигуни асинхронного типу застосовуються повсюдно починаючи від побутових приладів начебто холодильників, пилососів, і закінчуючи установками, які працюють на підприємствах промислового сектора. Конвеєри, насоси, системи видалення диму, вентиляції, сурмові підйомники – в усіх цих механізмах ключовою ланкою виступає електроустановка асинхронного типу.

Незважаючи на значний обсяг агрегатів, що працюють у світі, а це близько 300 млн одиниць, близько 10% моторів від цього числа регулярно виходять з ладу із-за неправильної експлуатації. Проблема частих поломок зачіпає запуск асинхронного двигуна, а точніше, помилки при його організації. Потрібно розуміти, що складність моменту пуску тісно пов'язана з потужністю установки. Чим вище це значення, тим складніше забезпечити старт так, щоб він був плавним і одночасно досить потужним для швидкого набору паспортних обертів.

Пам'ятаємо, що є номінальні і пускові струми. Номінальне значення – це величина, з якої агрегат працює при досягненні значень режимних. Пусковий струм – значення, необхідне тільки для розкрутки стартера. Пускові показники перевищують номінальні у 10 і більше разів.

Вибираючи пусковий пристрій електродвигуна, враховуйте, що однофазні асинхронні двигуни менш вимогливі до стартових струмів.

Типи пуску, особливості спрацьовування

Першим ділом позначимо підходи до набору режимної швидкості. За техніко-механічної градації розрізняють три версії схем для забезпечення початкового імпульсу:

1. Прямий пуск.

2. Запуск за допомогою схеми «зірка-трикутник».

3. Старт з використанням пристроїв плавного пуску.

Розглянемо кожне з рішень в найдрібніших подробицях.

Прямий імпульс

На зорі винаходу асинхронних агрегатів, такої дилеми, як способи пуску трифазного асинхронного двигуна не існувало, так як двигуни стартували безпосередньо. Примітно те, що і сьогодні прямий пуск залишається затребуваним і популярним методом. Це найбільш проста з точки зору технічної реалізації схема, не вимагає додаткових фінансових витрат, так як для її налагодження досить мати базовий набір проводів.

І все ж прямої старт має свої обмеження. Він застосовний тільки для двигунів малої потужності, так як має ряд технічних недоліків, обумовлених електричними і механічними обмеженнями.

Вивчаючи способи пуску асинхронного двигуна, підключеного безпосередньо, можна помітити, що при першому імпульсі відбувається великий стрибок струму. Цей імпульс призводить до пониження напруги мережі, що негативно позначається на якості роботи інших механізмів і може привести до спрацьовування захисних автоматів. Ситуація посилюється при затяжному пуску, який зазвичай пов'язаний з високою потужністю установки. Період тривалого старту підвищує навантаження в 6-8 разів. У підсумку кабель перегрівається, як і обмотки мотора. Одним словом, такі «болісні» маніпуляції серйозно знижують експлуатаційний ресурс електродвигуна.

Крім електричних, має прямий пуск і механічні проблеми. Стартовий імпульс призводить до ривка, який передається приводних ременів, підшипників, кріплень та інших важливих елементів конструкції. Під удар потрапляє не тільки трифазний асинхронний електродвигун, але й усі допоміжні вузли, без яких навіть повністю справний мотор не здатний працювати на 100%. Простій протягом доби на великому підприємстві прирівнюється до багатомільйонних збитків, тому підключати высокооборотистые установки до мережі безпосередньо вкрай не рекомендується!

Пуск за допомогою схеми зірка-трикутник

Продовжуючи розбирати способи пуску асинхронних двигунів, ми дісталися до другого рубежу. Пуск, при якому задіюється особлива схема розводки обмоток, сприяє зниженню механічної навантаження при початковому ривку. Секрет полягає в обмеженні значення первинного імпульсу. Спосіб хороший і дієвий, але не ідеальний.

Недоліки

1. Для підключення «зірка-трикутник» потрібно 6 клем, які є не у кожної моделі двигуна.

2. Потрібно мінімум 3 - контактора, які відчутно збільшують габарити і вартість двигуна.

3. Необходимо протянуть два кабеля от установки к пункту управления. Если пункт управления располагается далеко, это потребует приличных финансовых вложений.

Ну и самый главный недостаток схемного старта заключается в остановке ротора. Он прекращает свою работу так же как и в случае прямого соединения, то есть, резко.

Все выше рассмотренные виды пуска асинхронного двигателя считаются компромиссными, так как наряду с плюсами имеют немало минусов, ограничивающих, то функционал, то мощность, то период эксплуатации. Остается рассмотреть третий, наиболее интересный и современный подход к организации запуска электромотора.

Плавный запуск электродвигателя: особенности, сильные стороны

С технической точки зрения, плавный пуск асинхронного двигателя – это система, которая может быть организована посредством электронного, механического или гибридного электромеханического узла. Главным достоинством использования этого подхода считается мягкий разгон ротора без рывков, и такое же мягкое торможение.

Если оценивать глобально, то пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором через узел «смягчения», оказывает положительное влияние на всю электросеть, которая не испытывает перегрузок, просадок, скачков. Стабильность повышается, а вместе с ней продлевается эксплуатационный период дорогостоящего оборудования.

Принцип мягкого старта основан на работе полупроводников, которые понижают первичное напряжение двигателя и постепенно возвращают его в норму по мере набора оборотов.

В настоящее время применяются специализированные устройства плавного пуска двигателя и преобразователи частоты. Преобразователи частоты стоят дороже, плюс, добавляют в сеть синусоидные искажения, но зато существенно расширяют функционал двигателя посредством смены частоты тока.