Пуск и регулирование скорости асинхронного двигателя
Способы пуска
При пуске ротор разгоняется от частоты вращения 
= 0 до некоторой частоты .
Пуск возможен только тогда, когда вращающий момент двигателя больше момента сопротивления.
Ниже рассмотрены основные способы пуска.
Прямой пуск осуществляется включением
обмотки статора на напряжение сети. В первый момент скольжения 
= 1, пусковой ток максимален
.
(11.47)
Кратность пускового тока 
.
Пусковой момент по (11.43)
. (11.48)
Анализ (11.48) показывает, что при прямом пуске возникают большой бросок тока и относительно небольшой пусковой момент. Это оказывает отрицательное влияние на возможность пуска самого электродвигателя и на устойчивость работы других электродвигателей из-за снижения напряжения.
Пуск переключением обмотки статора применяется для двигателей, работающих при соединении обмоток статора в треугольник. При пуске обмотка статора с помощью переключателя соединяется в звезду. В результате линейный пусковой ток уменьшается примерно в три раза, пусковой момент также уменьшается в три раза. Если пусковой момент достаточен для разгона электропривода, то такой пуск допустим. После пуска обмотку статора переключают на схему треугольника, и двигатель работает в нормальном режиме.
При автотрансформаторном пуске обмотка статора включается на пониженное
напряжение с помощью автотрансформатора. Двигатель разгоняется при пусковом токе
и моменте в 
раз меньше по сравнению с прямым пуском, где 
– коэффициент трансформации понижающего автотрансформатора. В конце разгона двигатель
переключается на напряжение сети.
Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется
путем включения пускового реостата в цепь ротора чере5з контактные кольца и щетки.
Сопротивление пускового резистора
в фазе выбирают таким, чтобы пусковой момент был максимальным.
Так как 
= 1 и 
, то с помощью (11.45) находим
,
откуда
.
Пуск двигателя поясняется схемой на рис. 11.11. В момент пуска двигатель
развивает максимальный момент и разгон происходит на участке 
механической характеристики 1.
Рис. 11.12
В момент, соответствующий точке 
, выключается первая ступень резистора и момент
скачком увеличивается до точки 
механической характеристики 2; при разгоне до точки 
выключается вторая ступень резистора и рабочая точка скачком переходит в точку
естественной механической характеристики
3. Установившийся режим наступает в точке 
соответствующей равенству моментов
двигателя и нагрузки. Резистор закорачивается и щетки отводятся от колец.
Такой способ пуска применяют, как правило, для двигателей большой мощности при ограниченном пусковом токе и высоких требованиях к приводу. Недостатками способа являются значительные потери электрической энергии в пусковом резисторе и сложность устройства ротора.
Пример 11.2. Асинхронный двигатель с фазным ротором
имеет номинальные параметры: 
= 30 кВт, = 1500 об/мин, 
= 0,03 Ом и 
= 0,144 Ом. Определить сопротивление добавочного резистора
, который должен быть включен
в фазу ротора для обеспечения пускового момента, равного критическому.
Решение. Согласно (11.45) в режиме пуска
,
откуда
Ом.
11.13.2. Регулирование частоты вращения двигателя
Частота вращения асинхронного двигателя
.
Из этого равенства следует, что изменять частоту вращения можно изменением частоты
числа пар полюсов 
и скольжения .
Регулирование изменением частоты тока статора
(частотное регулирование) требует применения источников питания с регулируемой
частотой. В качестве такого источника может быть использован синхронный генератор
с переменной скоростью вращения или полупроводниковый преобразователь частоты.
В этом случае частота вращения и частота вращения ротора изменяются пропорционально
частоте сети. Частотное регулирование обычно совмещают с изменением напряжения
по закону 
.
К недостаткам частотного регулирования относятся громоздкость и высокая скорость питающей установки.
Для регулирования частоты вращения изменением числа пар полюсов применяют двигатели с короткозамкнутым ротором, у которых на статоре нескольких обмоток, размещенных в общих пазах и разное число пар полюсов или обмотки, которые позволяют получить различные числа пар полюсов путем изменения (переключения) их схемы соединения.
Такое регулирование возможно, так как у короткозамкнутого двигателя число полюсов ротора всегда равно числу полюсов вращающегося магнитного поля. Регулирование изменением числа пар полюсов является ступенчатым и применяется для уменьшения числа ступеней в коробках скоростей, вентиляторах, насосах и др.
Двигатели
с изменяемым числом пар полюсов называют многоскоростными. Их выпускают на две,
три или четыре скорости вращения, причем двухскоростные изготавливают с одной
обмоткой на статоре с переключением числа пар полюсов в отношении 
, трехскоростные — с двумя обмотками на статоре, из которых
одну выполняют двухскоростной с и четырехскоростные — с двумя обмотками, каждая из которых
выполняется с переключением числа полюсов в отношении 2/1.
Масса и стоимость многоскоростных двигателей больше, чем односкоростных двигателей. Но их часто применяют в установках дискретного изменения частоты вращения.
Рис. 11.13
Регулирование скорости уменьшением напряжения на статоре. При уменьшении
напряжения 
момент двигателя изменяется пропорционально 
,
что изменяет его механические характеристики, следовательно, и скольжение. Как
видно из рисунка 11.13, пределы регулирования скорости соответствуют изменению
скольжения в интервале 
. Схемы
автоматического регулирования позволяют расширить зону регулирования в области
и обеспечить при этом жесткие механические
характеристики.
