§ 93. Пуск в ход асинхронных двигателей

При включении асинхронного двигателя в сеть переменного тока по обмоткам его статора и ротора будут протекать токи, в несколько раз превышающие номинальные. Это объясняется тем, что при неподвижном роторе вращающееся магнитное поле пересекает его обмотку с высокой скоростью, равной скорости вращения магнитного поля в пространстве, и индуктирует в этой обмотке большую э. д. с. Последняя создает большой ток в цепи ротора, что вызывает возникновение соответствующего тока и в обмотке статора.
При увеличении числа оборотов ротора скольжение уменьшается, что приводит к понижению э. д. с. и тока в обмотке ротора. Это в свою очередь вызывает уменьшение тока в обмотке статора.
Большой пусковой ток нежелателен как для двигателя, так и для источника тока, от которого двигатель получает энергию. При частых пусках большой пусковой ток приводит к резкому повышению температуры обмоток двигателя, что может вызвать преждевременное старение их изоляции. Кроме того, в сети при этом происходит значительная потеря напряжения, что оказывает влияние на работу других приемников энергии, включенных в эту же сеть.
Если сеть не рассчитана на большие пусковые токи мощного двигателя, то необходимо уменьшить ток, потребляемый этим двигателем при пуске в ход.
Двигатели с фазным ротором обладают очень хорошими пусковыми свойствами, так как для уменьшения пускового тока обмотка ротора на время пуска замыкается на активное сопротивление, называемое пусковым реостатом (рис. 116).

При включении такого сопротивления в цепь обмотки ротора сила тока в ней уменьшается, а следовательно, понижается сила тока в обмотке статора и сила тока, потребляемого двигателем из сети.
Кроме того, при включении активного сопротивления в цепь обмотки ротора увеличивается активная составляющая тока ротора и, следовательно, вращающий момент, развиваемый двигателем при пуске в ход.
Пусковые реостаты имеют несколько контактов, поэтому можно постепенно уменьшать сопротивление, введенное в цепь обмотки ротора. После достижения ротором нормальной скорости реостат полностью выводится, т. е. обмотку ротора замыкают накоротко, при нормальной скорости ротора скольжение должно быть мало и никакие добавочные сопротивления в цепи ротора не нужны. В них будут возникать лишь дополнительные потери энергии.
Пусковые реостаты работают непродолжительное время в процессе разгона двигателя и рассчитываются на кратковременное действие. Если оставить пусковой реостат включенным длительное время, то он перегреется и выйдет из строя (перегорит).
Двигатели с короткозамкнутым ротором при малой мощности их по сравнению с мощностью, на которую рассчитана сеть, пускают в ход непосредственным включением в сеть. При большой же мощности двигателя пусковой ток уменьшают, понижая приложенное напряжение. Для понижения напряжения на время пуска в ход двигатель включается в сеть через понижающий трансформатор или реакторы. Когда же ротор достигнет нормальной скорости, тогда двигатель переключают на полное напряжение сети.
Недостатком такого способа пускав ход при пониженном напряжении является резкое уменьшение пускового момента. Для уменьшения пускового тока в N раз необходимо приложенное напряжение понизить также в N раз. При этом пусковой момент, пропорциональный квадрату напряжения, уменьшится в N² раз. Таким образом, понижение напряжения допустимо при пуске двигателя без нагрузки или при малых нагрузках, когда пусковой момент может быть небольшим.
Часто приводят двигатель в движение посредством переключения обмоток статора со звезды на треугольник (рис. 117). В момент пуска обмотки статора соединяют звездой, а после того как двигатель разовьет скорость, близкую к нормальной, их переключают треугольником.

При таком способе пуска двигателя в ход пусковой ток в сети уменьшается примерно в три раза по сравнению с пусковым током, который потреблялся бы двигателем, если бы при пуске обмотки статора были соединены треугольником.
Этот способ пуска можно применять для двигателя, обмотки статора которого при питании от сети данного напряжения нормально должны быть соединены треугольником.