Диссертация для присвоения степени магистра технических наук

4.2. Пуск асинхронного двигателя.
Центробежные механизмы относятся к группе механизмов с облегченными условиями пуска, Это связано с тем, что момент сопротивления плавно возрастает с увеличением скорости, что благоприятно согласуется с формой механической характеристики АД. Подобные механизмы пускаются в холостую на закрытую задвижку, с целью уменьшения ударных нагрузок. Несмотря на это прямой пуск любого двигателя, в том числе и асинхронного сопровождаются большими механическими, динамическими и электрическими ударами как на сеть, так и на электромеханическую часть оборудования, поэтому предпочтение отдается устройствам и методам обеспечивающим плавный разгон и торможение механизмов. Из известных способов пуска асинхронного двигателя наиболее эффективным является частотный пуск, как с технологической, так и энергетической стороны (меньшие потери электрической энергии, отсутствие гидравлических и пневматических ударов).
Рассмотрим прямой и частотный пуск АД.
а) Прямой пуск АД
Механическая и электромеханическая характеристики двигателя рассчитаны и построены с помощью программы Mathcad 2000 .
На основании построенных характеристик АД и момента сопротивления определим время разгона АД
M(s)-момент двигателя;
Мct(s)-момент сопротивления;
Md(s)- избыточный момент.
Апроксимируя Md(s), определяем время разгона по формуле:
35 с
где τ_i-время ускорения, отнесенное к мощности двигателя.
с
J_НУ-момент инерции насоса;
J_дв-момент инерции двигателя.
Оценим потери энергии за время пуска:
(1.22)
Для анализа потерь энергии в переходном процессе, воспользуемся выражением для мощности потерь в виде
(1.23)
Проинтегрировав выражение (1.24) получим:
690 Дж
С помощью программы Mathlab , был смоделирован асинхронный электропривод и для этой модели получены расчетные осциллограммы. В результате моделирования получаем следующие характеристики системы ПЧ-АД



б) Частотный пуск АД. Согласно исследованиям проведенных в на объекте практический интерес с энергетической точки зрения представляет “мягкий” режим пуска (<_КР)
Для ЭП насоса плавное изменение скорости при пуске является очень важным и хорошо сказывается на режиме его работы.
Определим границу “мягкого” пуска

после подстановки соответствующих переменных получим _КР=22 Гц/с.
Примем более плавный пуск =8 Гц/с или  46 рад/с. Время нарастания частоты до номинальной (50 Гц)составит t_П=6,3 с
Скорость двигателя определим по формуле:

После того, как частота достигнет 50 Гц разгон двигателя описывается другим уравнением

и закончится через 3,4Т_м, т.е переходной процесс пуска составит 38 с.
На рис представлен график переходного процесса пуска АД насоса до номинальной скорости.
Вообще, темп нарастания частоты для механизмов выбирается исходя из требований технологического процесса. Высокий темп нарастания частоты для этих механизмов неприемлем. Это связано с тем, что быстрый пуск, особенно под нагрузкой нежелателен.
Оценим потери электроэнергии при частотном пуске. При плавном изменении скорости потери энергии составят

w рад/с

График переходного процесса скорости двигателя
M, Нм

График переходного процесса момента двигателя