УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
DEVICE TO START AND COMPENSATE FOR REACTIVE POWER OF INDUCTION MOTOR

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей с соединением обмоток статора в рабочем режиме в треугольник.
Известно также устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя, содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, а вторые зажимы соединены в точку, и коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора со звезды на треугольник после пуска [см. Мадьяр Л. Коэффициент мощности (cosφ). М-Л.: Госэнергоиздат, 1961, (рис.109)]. Недостатком этого устройства является большой пусковой ток в обмотках двигателя, что объясняется параллельным подключением конденсаторов к сети при пуске.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя, содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, а вторые зажимы конденсаторов подключены к началам статорных обмоток и к зажимам выключателя, и коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, остальные контакты подключены к точкам соединения концов статорных обмоток и конденсаторов. Вторые зажимы конденсаторов подключены к началам обмоток статора и к зажимам выключателя, а коммутационный аппарат выполнен в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, другие контакты магнитного пускателя подключены между точками соединения концов статорных обмоток и конденсаторов [см. пат. 2288534 (РФ), БИ №33, 2006].
У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: асинхронный двигатель, содержащий первую, вторую и третью обмотки статора, начала которых подключены к сети посредством трехфазного выключателя, конденсаторы и коммутационный аппарат, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован первым контактом магнитного пускателя.
Недостатком прототипа является неэффективность его использования для асинхронного двигателя с обмотками, рассчитанными на линейное напряжение. Работа же асинхронного двигателя по схеме «треугольник» в рабочем режиме снижает надежность устройства из-за проявления резонансных явлений. Кроме того, подключение заряженных конденсаторов параллельно обмоткам статора вызывает всплески тока и электромагнитного момента двигателя, что также снижает надежность работы.
Технический результат - повышение эффективности и надежности устройства за счет переключения соединения обмоток статора из звезды с последовательным включением конденсаторов при пуске на «треугольник» с параллельным к сети соединением конденсаторов в рабочем режиме.
Для достижения технического результата заявляемое изобретение - устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя - содержит первую, вторую и третью статорные обмотки, начала которых подключены к сети посредством трехфазного выключателя, конденсаторы и коммутационный аппарат, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован первым контактом магнитного пускателя, концы статорных обмоток соединены с первыми зажимами конденсаторов, вторые зажимы которых объединены в точку, второй контакт магнитного пускателя подключен между началом первой обмотки статора и концом второй обмотки, второй контакт подключен между началом второй и концом третьей обмотки, а четвертый контакт подключен между началом третьей и концом первой обмотки статора.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вариант исполнения устройства для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя.
Устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя содержит первую - 1, вторую - 2 и третью - 3 статорные обмотки, начала которых подключены к сети посредством трехфазного выключателя 4, конденсаторы 5, 6, 7 и коммутационный аппарат, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка 8 которого вместе с последовательно включенным резистором 9 подключена параллельно статорной обмотки 1, а резистор 9 зашунтирован первым контактом магнитного пускателя 10, концы статорных обмоток 1, 2, 3 соединены с первыми зажимами конденсаторов 5, 6, 7, вторые зажимы которых объединены в точку, второй контакт 11 магнитного пускателя подключен между началом первой статорной обмотки 1 и концом второй статорной обмотки 2, контакт 12 подключен между началом второй 2 и концом третьей статорной обмотки 3, а четвертый контакт 13 подключен между началом третьей 3 и концом первой статорной обмотки 1.
Устройство работает следующим образом. Для пуска электродвигателя включается трехфазный выключатель 4, конденсаторы 5, 6, 7 при этом оказываются включенными последовательно со статорными обмотками 1, 2, 3. Напряжение, приложенное к статорным обмоткам 1, 2, 3, при этом уменьшено на величину падения напряжения на сопротивлениях конденсаторов 5, 6, 7, что в свою очередь ограничивает пусковой ток. По мере увеличения частоты вращения двигателя напряжение, приложенное к статорным обмоткам 1, 2, 3, увеличивается и при достижении его определенного значения происходит срабатывание катушки 8 магнитного пускателя. В результате этого посредством контакта 10 шунтируется резистор 9, что увеличивает напряжение на катушке 8 до номинального и обеспечивает надежное срабатывание магнитного пускателя. Кроме того, замыкание контакта 10 исключает потери на резисторе 9 в рабочем режиме. Одновременно замыкаются контакты 11, 12, 13 магнитного пускателя, конденсаторы 5, 6, 7 при этом включаются параллельно фазам сети, обеспечивая компенсацию реактивной мощности двигателя в рабочем режиме.
Как показали расчеты и испытания устройства, наиболее благоприятным временем включения катушки 8 является момент, когда напряжение на статорных обмотках 1, 2, 3 достигает номинального значения, что соответствует номинальному току в этих обмотках. В этом случае переход двигателя в рабочий режим происходит наиболее плавно. Однако катушки 8 серийных магнитных пускателей имеют напряжение срабатывания на 20-30% ниже номинального. Настройкой резистора 9 можно достичь для каждого конкретного магнитного пускателя, когда его срабатывание будет происходить при достижении номинального или другого заданного значения напряжения.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает ограничение пускового тока и компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя с соединением обмоток статора в рабочем режиме в треугольник, при этом по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности и надежности устройства.