Rozruch silników indukcyjnych

 

   

      Rozruchem nazywamy stan pracy od chwili załączenia napięcia do osią­gnięcia przez maszynę ustalonej prędkości, określonej parametrami zasila­nia (napięciem i częstotliwością) i obciążenia (momentem hamującym).

Rozruch silnika jest możliwy tylko wtedy, gdy istnieje nadwyżka momentu wytworzonego przez silnik M nad momentem obciążenia M_h. Przy rozpatrywaniu jakości rozruchu bardzo istotna jest wartość prądu pobieranego z sieci w czasie rozruchu - prąd ten nazywa się prądem rozruchowym I_r, oraz wartość momentu rozwijanego przez silnik w chwili rozruchu - moment ten nazywa się momentem rozruchowym M (lub momentem początkowym). Istotny jest również czas trwa­nia rozruchu.

Praca silnika w chwili rozruchu (przy postoju) ze zwartym uzwojeniem wirnika odpowiada stanowi zwarcia silnika. Do określenia wartości prądu rozruchowego można się więc posłużyć schematem zastępczym silnika indukcyjnego w stanie zwarcia. Dla stanu zwarcia s= l, a więc rezystancja zastępcza  przybiera wartość . Na podstawie uproszczonego schematu zastępczego silnika w stanie zwarcia(s=1) określamy:      

•  prąd rozruchowy pobierany z sieci:

 

                  

 

•   przybliżoną wartość prądu silnika pracującego w warunkach znamionowych:

 

 

                  

 

 

 

     Z porównania zależności wynika, że prąd pobierany podczas rozruchu ze zwartym uzwojeniem wirnika jest kilkukrotnie większy od prą­du znamionowego (I_r=410I_N).

Gdybyśmy wyprowadzili zależności określające moment elektromagnetyczny wytwarzany przez silnik w czasie rozruchu i moment wytwarzany w warunkach pracy znamionowej oraz porównali je, doszlibyśmy do wniosku, że moment roz­ruchowy może być mniejszy od momentu znamionowego. Duży prąd rozruchowy może być groźny dla silnika pod względem skutków cieplnych mimo, że najczęściej rozruch trwa od kilku do kilkudziesięciu sekund. Ale w przypadku silników dużych, a także często powtarzanych rozruchów nie­bezpieczeństwo takie może wystąpić. Z tego względu w instrukcjach eksploata­cyjnych należy określać warunki rozruchu i dopuszczalną liczbę rozruchów w ciągu godziny. Duży prąd pobierany przez silnik w czasie rozruchu jest niepożądany również ze względu na prace linii zasilającej, w której przy dużym poborze prądu powstają duże spadki napięć, co niekorzystnie wpływa na prace pozostałych odbiorów zasi­lanych z tej linii. Fakt, że silnik indukcyjny w czasie rozruchu rozwija mały mo­ment rozruchowy, stanowi jedną z najpoważniejszych jego wad. Mały moment rozruchowy wystarcza do uruchomienia silnika nieobciążonego (średnie i duże silniki pierścieniowe nie ruszą zwykle przy bezpośrednim rozruchu), przy obcią­żeniu zbliżonym do znamionowego (a tym bardziej przy obciążeniu zwiększo­nym) rozruch bezpośredni jest niemożliwy.

   Warto wspomnieć, że o czasie trwania rozruchu decyduje nadwyżka momentu wytworzonego w silniku nad momentem hamującym, czyli moment dynamiczny. Im moment dynamiczny jest większy, tym czas rozruchu jest krótszy, silnik szyb­ciej osiąga stan równowagi.

Ze względu na powyższe rozruch bezpośredni, polegający na zasileniu sil­nika pełnym napięciem znamionowym, można stosować tylko przy silnikach małych. Zależnie od warunków sieciowych, przepisy zakładów energetycznych
dopuszczają do rozruchu bezpośredniego silniki o mocach od kilku do kilkunastu,
rzadko kilkudziesięciu, kilowatów. Dla silników większych mocy stosuje się różne
sposoby poprawy warunków rozruchu silnika. Dąży się do tego, aby w czasie
rozruchu:

•  zmniejszyć prąd rozruchowy, ale jednocześnie (o ile to możliwe), powiększyć moment rozruchowy.

     Można to osiągnąć następującymi metodami:

• przez zmianę napięcia zasilania uzwojenia stojana (za pomocą przełącznika
  gwiazda - trójkąt, autotransformatora lub transformatora),

• przez włączenie rezystancji lub reaktancji dodatkowej w obwód wirnika,

• przez włączenie rezystancji lub reaktancji dodatkowej w obwód stojana,

• przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego uzwojenie stojana.

Stąd wynikają najczęściej stosowane w praktyce sposoby rozruchu silników in­dukcyjnych.

 

Wyróżniamy następujące rozruchy dla silników indukcyjnych:

 

Ø  rozruch bezpośredni

Ø  rozruch za pomocą autotransformatora

Ø  rozruch za pomocą przełącznika gwiazda

Ø  rozruch za pomocą rezystancji włączonej w obwód stojana

Ø  rozruch za pomocą rozrusznika