Способ пуска асинхронного двигателя
ASYNCHRONOUS MOTOR START-UP METHOD

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве асинхронных двигателей.
Известен способ пуска асинхронного двигателя переключением статорной обмотки со звезды на треугольник - Y/Δ (Вольдек А. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978. С. 570, рис. 28.1 г). При переключении пусковой ток и пусковой момент уменьшаются в три раза.
Недостаток способа в разрыве цепи питания двигателя и относительно сложной схеме переключения статорной обмотки со звезды на треугольник.
0
0
Известен способ пуска асинхронного двигателя переключением статорной обмотки с треугольника на две звезды - Δ/YY без разрыва цепи питания и без изменения пар полюсов (патент RU 2516255, опубл. 27.11.2013). Снижение пускового тока двигателя происходит за счет изменения ширины фазной зоны статорной обмотки со 120 эл. (Δ) на 60 эл. (YY) без разрыва цепи питания. Патент RU 2516255 принимаем за прототип изобретения.
Недостаток способа в значительном отрицательном действии четных высших гармоник на пуск двигателя по схеме Δ.
Техническим результатом изобретения является снижение пускового тока асинхронного двигателя без разрыва цепи питания и без отрицательного действия высших гармоник на пуск двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что в способе пуска асинхронного двигателя переключением статорной обмотки без разрыва цепи питания и без изменения пар полюсов для исключения влияния высших гармоник на пуск двигателя включается одна из двух раздельных частей трехфазной статорной обмотки по схеме Y с последующим после разбега двигателя подключением другой части по схеме Δ. Для этого статорная обмотка выполнена из двух частей с соединением одной части в звезду (Y), другой в треугольник (Δ) с расположением в одних и тех же пазах статора.
На фигуре 1 показана схема двухполюсной обмотки, на фигуре 2 - схема соединения катушечных групп частей обмотки, на фигуре 3 - схема токов и гармонический состав МДС каждой их двух частей трехфазной обмотки (стороны катушек фазы U обозначены квадратами, фазы V - треугольниками, фазы W - кругами), на фигуре 4 - схема включения в сеть частей обмотки, на фигуре 5 - вид токов и моментов при пуске двигателя, на фигуре 6 - схема четырехполюсной обмотки.
Согласно фигурам 1-3 статорная обмотка содержит 18 катушечных групп. Нечетные катушечные группы соединены в треугольник, четные соединены в звезду. Соотношение витков в катушках звезды и треугольника 1/1,73. Катушечные группы обеих частей уложены в одни и те же пазы статора. Расположение сторон катушек каждой части в пазах эквивалентно расположению сторон катушек однослойной двухполюсной обмотки максимального распределения, следовательно, магнитодвижущая сила (МДС) каждой части и обмотки в целом не содержит заметных амплитуд высших гармоник.
Согласно фигуре 4 в сеть включаются выводы U1, V1, W1 (Y) с последующим подключением к ним после разбега двигателя выводов U, V, W(Δ).
2
Согласно фигуре 5 при включении в сеть частей обмотки по схеме Y+Δ из провода одинакового сечения соотношение пусковых токов ≈2/3 и моментов ≈(2/3). Данные на фигуре 5 соответствуют приведенному ниже расчету.
1Y
1Δ
1Yэ
1Y+1Yэ
1
1
2
2
Расчет пусковых токов и моментов двигателя с переключением Y+Δ на базе 4А112М2. В катушке в части треугольника 31 виток, в катушке в части звезды 18 витков. Провод диаметром 0,95 мм. Активное сопротивление частей обмотки R=2,3 Ом и R=4 Ом. При преобразовании треугольника в эквивалентную звезду R=1,33 Ом. Активное сопротивление обмотки при включении по схеме Y+Δ составляет R=R=0,835 Ом. Другие параметры соответствуют серийному двигателю 4А112М2: индуктивное сопротивление статорной обмотки х=1,0 Ом, приведенное индуктивное сопротивление роторной обмотки x=1,35 Ом; приведенное активное сопротивление роторной обмотки R=0,42 Ом (Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская – М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.). Согласно параметрам при пуске того же справочника активное сопротивление роторной обмотки уменьшается по закону (1+0,22s), а индуктивное сопротивление короткого замыкания увеличивается по закону (1-0,36s), где s - скольжение. Токи и моменты двигателя в процессе пуска:
;
.
Таким образом, способ пуска асинхронного двигателя переключением статорной обмотки по схеме Y+Δ с расположением частей в одних тех же пазах является простейшим в реализации, осуществляется без разрыва цепи питания и без изменения пар полюсов. МДС частей обмотки и обмотки в целом не содержит заметных амплитуд высших гармоник. При одинаковом сечении провода снижение пускового тока составляет практически 33%, что подтверждается осциллограммами пусковых токов двигателя при предлагаемом способе пуска.
Согласно фигуре 6 четырехполюсная статорная обмотка из 24 однотипных катушечных групп с выводами U1, V1, W1 от части звезды и с выводами U, V, W от части треугольника при включении в сеть по схеме Y+Δ будет характеризовать двигатель практически тем же соотношением пусковых токов и качеством гармонического состава МДС, что и двигатель с двухполюсной обмоткой.
Очевидно, что изменением сечения проводов в частях обмотки можно влиять на степень снижения пускового тока.