Влияние отрицательных последствий прямого пуска асинхронного двигателя на двигатель, рабочий механизм и питающую сеть

Влияние отрицательных последствий прямого пуска асинхронного двигателя на двигатель, рабочий механизм и питающую сеть Пантель О. В.

Пантель Олег Валентинович /Pantel Oleg Valentinovich - заведующий лабораторией электромеханики,

кафедра электрических сетей и систем,

Институт ядерной энергии и промышленности,

Севастопольский государственный университет, г. Севастополь

Аннотация: в статье рассматривается влияние отрицательных последствий прямого пуска асинхронного двигателя (АД) на двигатель, рабочий механизм и питающую сеть. Описываются недостатки прямого пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, последствия действий данных факторов и преимущества использования устройств плавного пуска.

Ключевые слова: прямой пуск асинхронного двигателя, короткозамкнутый ротор, электродвигатель, плавный пуск.

Прямой пуск - самый распространенный метод пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель подключается непосредственно к питающей сети через пускатель. При этом асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором развивает высокий пусковой крутящий момент с относительно малым временем разгона. Этот метод обычно используется для двигателей малой и средней мощности, которые достигают полной рабочей частоты вращения за короткое время.

К недостаткам прямого пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором можно отнести:

- высокое потребление тока и соответствующее падение напряжения, что может повредить другим частям системы, подключенным к сети;

- интенсивное ускорение, которое оказывает негативное влияние на компоненты механических передач (ремни, цепи, механические соединения и т. д.), сокращая срок их службы.

Электродвигатель - во время пуска на холостом ходу, когда происходит активное сопротивление его роторной цепи, начинает выделяться тепловая энергия, которая равна кинетической энергии маховых масс, которые приводятся в движение, а во время пуска под нагрузкой количество выделяемой электрической энергии увеличивается.

Выделение электрической энергии в любой цепи выбранного статора чаще всего несколько больше, чем в роторной. Во время частых пусков и во время довольно тяжелых условиях пуска, когда все маховые массы приводимых в движение механизмов большие, часто возникает опасность что электродвигатель перегреется. Количество пусков асинхронного двигателя за один час, допустимое по условиям его нагрева, будет больше, чем будет меньше номинальная мощность двигателя и соответственно, чем меньше соединение с его валом. Во время подачи полного напряжения на выбранный статор любой асинхронной машины имеют место два отрицательных фактора, а точнее: - колебательно затухающий характер данного пускового момента двигателя, - довольно большая кратность начального пускового тока двигателя [3, 4].

Последствия действий данных факторов.

Электродвигатель имеет значительный по величине пусковой ток, что приводит к сильным просадкам напряжения на питающих шинах выбранной подстанции (во время соизмеримой мощности двигателя и трансформатора), что может нарушить работу других потребителей и самого двигателя (торможение/пуска). Большой пусковой ток может вызвать также приличные термические перегрузки обмотки, в результате чего может появиться возможность ускорения старения всей изоляции, ее повреждение, в результате может образоваться межвитковое короткое замыкание. Чувствительным колебанием момента двигателя на самом начальном этапе пуска, которые могут быть выше 4-5 кратного значения заранее заданного (номинального) момента, могут создать лишние проблемы для работы данного механизма (любой кинематической цепи, вплоть до скручивания всех валов). Именно поэтому метод пуска электродвигателя, который напрямую подключен к сети, имеет три очень серьёзные недостатки - влияние на сеть, на сам двигатель и на технологический процесс.

Влияние на питающую сеть. Во время питания от автономных генераторов, особенно в самом конце линии электрических передач, падение напряжения на внутреннем сопротивлении выбранного источника питания и данной линии во время протеканий достаточно больших пусковых токов электродвигателя может привести к просадке напряжения в целой сети, что, конечно, отрицательно сказывается на работе любого другого подключенного к ней оборудования (терминалы релейной защиты, связь, компьютеры, контроллеры и другие), а сам электродвигатель имеет шанс не запуститься по причине уменьшения его момента пропорционально квадрату данной просадки напряжения.

Влияние на сам электродвигатель. Самые пиковые броски тока, которые происходят в переходном процессе пуска (от 6 до 10 по отношению к заданному (номинальному)), могут привести к значительным нагрузкам на всех проводниках, которые расположены в лобовой части обмотки электрического двигателя, что в результате приводит к ослаблению бандажирования обмотки, преждевременному выходу электродвигателя из рабочего состояния и постепенному нарушению изоляции по причине короткого замыкания всех витков обмотки [1].

Влияние на технологический процесс. Самые пиковые моменты переменного знака, которые развиваются электродвигателем во время пуска (от 4 до 5 кратные по отношению к заданному (номинальному)), могут привести к медленному повышению зазоров в механических соединениях между механизмом и электродвигателем, кроме этого, в другом ряде случаев вредно сказываются на всем технологическом процессе, где данные нагрузки крайне недопустимы (к примеру, магистральные конвейеры, когда осуществляется вытягивание приводного ремня, смесители и вентиляторы в случае опасности деформирования, системы транспортировки развешанных, поломка рабочих колес и насосов, хрупких или уложенных материалов во время их раскачивания, рассыпания или падения и тому подобное) [2].

Электродвигатель и преимущества плавного пуска.

Использование устройств плавного пуска дает возможность: устранить все рывки в механической части привода в момент останова и пуска электродвигателя; увеличить период службы электродвигателя; уменьшить вероятность перегрева электродвигателя; снизить ударные перегрузки с помощью уменьшения пусковых токов электродвигателя. Вместе с эффектом от плавного пуска данное устройство плавного пуска дает возможность уменьшить мгновенную активную используемую мощность, существенно уменьшить реактивную мощность, снизить шум, защитить электродвигатель, вибрацию и нагрев электродвигателя.

Литература

1. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным управлением. М.: Академия, 2006. 265 с.

2. Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Академия, 2004. 256 с.

3. АметистоваЕ. В. Основы современной энергетики. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 632 с.

4. Бурман А. П. Строев В. А. Современная электроэнергетика. М.: Академия, 2004. 256 с.