В большинстве случаев асинхронные двигатели включаются прямым включением в сеть. В статорной цепи двигателя замыкаются контакты электромагнитного пускателя, обмотки подключаются к линейному напряжению сети, возникает вращающееся электромагнитное поле, и привод начинает работать.
Конечно, при этом происходит пусковой бросок тока, превышающий номинальное значение в пять-семь раз. И длительность этого броска зависит от продолжительности пуска, то есть от мощности двигателя. Чем больше двигатель, тем большее время требуется ему для разгона и тем длительнее будет воздействие повышенного тока на питающую сеть и статорную обмотку.
Для “слабых” асинхронных электроприводов мощностью не более 3 кВт указанные недостатки прямого включения в сеть не являются критичными. Конечно, имеющим место броском тока нельзя пренебрегать, но даже бытовая сеть переменного тока обычно обладает некоторым резервом по мощности, позволяющим выдержать моментную перегрузку.
Что же касается самого приводного двигателя, то при отсутствии “просадок” напряжения он всегда запустится безо всяких для себя последствий. Поэтому, прямое включение в сеть часто применяется для асинхронных приводов небольших насосных и вентиляторных установок, циркулярных пил, наждаков, металлообрабатывающих станков.
Пуск этих приводов происходит в относительно благоприятных условиях, а двигатели рассчитываются на постоянную работу при соединении статорных обмоток в «звезду» и линейном напряжении 380 вольт (номинальное напряжение 380/220 вольт).
Но когда мощность двигателя исчисляется десятью, 15-ю и более киловаттами, прямое включение в сеть становится просто неприемлемым. Тогда броски пускового тока необходимо ограничивать, поскольку они создают лишнюю нагрузку на сеть и могут вызвать “просадку” напряжения.
Самый популярный способ ограничения пускового тока асинхронного привода – это пуск при пониженном напряжении. Для двигателей 660/380 вольт такой пуск технически можно реализовать переключением обмоток со «звезды» на «треугольник». В «звезде» двигатель потребляет меньший ток, и нагрузка на сеть уменьшается.
Переключение на «треугольник» через несколько секунд после пуска можно организовать при помощи реле времени, или контролируя ток в статорной цепи. Однако, существует одна проблема – при снижении напряжения питания снижается и момент двигателя на валу.
Причем если напряжение было снижено в два раза, то момент понижается в четыре раза – зависимость квадратичная. И это при том, что пусковой момент асинхронных двигателей и без того ограничен в силу особенностей асинхронной механической характеристики.
Поэтому, понижение напряжения и переключение со «звезды» на «треугольник» применяется только в электроприводах, имеющих технологическую возможность запускаться при полном отсутствии нагрузки на валу. Это актуально для гонных двигателей преобразовательных агрегатов, для приводов мощных многопильных станков и тому подобных приводов.
Пуск при пониженном напряжении совсем не подходит, например, для привода ленточного конвейера, который практически всегда вынужден запускаться в нагруженном состоянии. Для таких приводов применяется реостатный пуск, также позволяющий ограничить пусковой ток двигателя, но без снижения крутящего момента.
Для реостатного пуска применяются двигатели с фазным ротором, позволяющим включить дополнительные сопротивления в свою цепь. Сопротивления можно выводить и по ступеням, при этом пуск получится более плавным. Реостатное регулирование часто применяют и для изменения скорости привода во время работы.
Но самым эффективным для асинхронного привода является пуск с использованием частотного преобразователя (ПЧ). Изменяя частоту и величину питающего напряжения, преобразователь позволяет асинхронному двигателю запускаться и работать с оптимальными показателями в составе любого привода. При этом совершенно исключаются броски тока, а крутящий момент достигает максимально возможных значений.