Пуск двигателей постоянного тока

(Тема 48)

 

При пуске двигателей в ход необходимо:

1.Обеспечить надлежащий пусковой момент и условия для достижения необходимой скорости вращения.

2. Предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, опасного для двигателя.

При этом операция пуска должна быть экономичной по затрате энергии, а пусковая аппаратура - по возможности дешевой и надежной.

Возможны три способа пуска двигателей в ход:

1. Прямой пуск, когда цепь якоря непосредственно подключают к сети.

2. Пуск с помощью пусковых реостатов или пусковых сопротивлений (реостатный пуск), включаемых последовательно в цепь якоря.

3. Пуск при пониженном напряжении цепи якоря.

При п = 0 также Е = 0 и по выражению (9.11)

 

                                             (9.14)

В установившемся режиме в нормальных машинах ЭДС двигателя весьма близка к напряжению на зажимах якоря ((0,94 – 0,98) U _Н. Поэтому при прямом пуске с U = U _Н ток якоря в 10 – 50 раз больше номинального. Вследствие этого, прямой пуск применяют только для двигателей мощностью несколько сот ватт, у которых  относительно велико и поэтому пусковой ток , а процесс пуска длится не более 1 – 2 секунд.

Самым распространенным способом пуска является пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений (рис. 9.3). Вместо выражения (9.11) имеем

              (9.15)

а при п = 0

                              (9.16)

где - сопротивление пускового реостата, или пусковое сопротивление. Значение  подбирают так, чтобы начальный ток был  (в малых машинах до (2 –2,5) I _Н).

Рассмотрим пуск двигателя параллельного возбуждения с помощью реостата по схеме рис. 9.3.

Обмотка возбуждения двигателя постоянно подключена к контактной дуге, по которой скользит контакт П. Реостат в цепи обмотки возбуждения  при пуске ставят в положение . Это необходимо для того, чтобы и Ф при пуске были бы максимальными и постоянными, поскольку при этом, согласно выражению (4.14), при данных значениях тока якоря развивается наибольший момент М. Подвижный контакт П переводят из положения 0 в положение 1. По якорной обмотке пойдет ток , определяемый равенством (9.16), и возникнет момент М. Если М > M_C, то якорь двигателя придет во вращение, скорость со значения п = 0 станет расти. В обмотке якоря будет индуктироваться ЭДС Е ~ п. Ток якоря и момент двигателя по (9.11) и (4.14), а вместе с ними и нарастание п будут уменьшаться. При  изменение этих величин происходит по экспоненциальному закону.

Когда  достигнет значения  контакт пускового реостата переводят в положение 2. Уменьшение  приведет почти к мгновенному (из-за малой индуктивности цепи якоря) возрастанию тока, увеличится

М, п будет расти быстрее, а в результате роста Е уменьшится ток и момент (рис. 9.4)

При переключении контакта П в положение 3, 4, 5 процесс повторится, после чего двигатель достигнет установившегося значения работы со значениями  и п, определенными условиями  (см. равенства (4.14) и (9.13)

Заштрихованные на рис. 9.4 ординаты представляют согласно (9.7) значения избыточного, динамического, момента  под воздействием которого происходит увеличение п.

Число ступеней реостата и значения ихсопротивлений выбирают таким образом, чтобы максимальные и минимальные значения тока были бы на всех ступенях одинаковы.

После отключения двигателя от сети обмотка возбуждения должна быть замкнута на обмотку якоря. При этом ток в обмотке возбуждения уменьшается до нуля не мгновенно, а с достаточно большой постоянной времени, чем предотвращается индуктирование в этой обмотке большой ЭДС самоиндукции, которая может повредить изоляцию этой обмотки.

Нельзя допускать разрыва цепи параллельного возбуждения. В случае разрыва цепи поток возбуждения исчезает не сразу, а поддерживается индуктируемыми в ярме вихревыми токами. Однако поток быстро уменьшается и скорость по (9.12) увеличивается в несколько раз ("разнос" двигателя) При этом значительно возрастает ток якоря, что приводит к круговому огню по коллектору и выходу машины из строя.

Ограничение пускового тока достигается также в случае питания цепи якоря при пуске от отдельного источника тока с регулируемым напряжением (отдельный генератор постоянного тока, управляемый выпрямитель). Обмотку возбуждения необходимо питать от источника с полным напряжением, чтобы иметь полный ток возбуждения . Этот способ применяют для двигателей большой мощности, как правило, в сочетании с регулированием частоты вращения (см. с.94).

 

Реверсирование двигателей

Направление электромагнитной силы, действующей на проводник с током, зависит от направления тока, и магнитного поля. Следовательно, для изменения направления вращения (реверсирования) двигателя необходимо и до-

статочно изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения (рис. 9.5).

При изменении направления тока в якоре при наличии обмоток добавочных полюсов или компенсационной одновременно меняются направления токов в них. Иначе МДС этих обмоток будут усиливать МДС обмотки якоря вместо того, чтобы уничтожать ее.

Для реверсирования машин смешанного возбуждения необходимо изменять направление тока только в якоре или одновременно

в обеих обмотках возбуждения. В противном случае нарушится согласованное действие последовательной и параллельной обмоток.