1.2. Способы пуска и торможения электроприводов с рксу

В электроприводах с двигателями постоянного тока средней и большой мощности и с асинхронными двигателями с фазным ротором при пуске и торможении требуется ограничить пусковой ток, исходя из перегрузочной способности. Эта задача решается введением в цепь якоря двигателя постоянного тока (или фазного ротора асинхронного двигателя) пускового резистора. Управление электроприводом заключается, во-первых, в подключении обмоток двигателя к питающей сети при пуске и отключении при остановке и, во-вторых, к постепенному переключению релейно-контакторной аппаратурой ступеней пускового резистора по мере разгона двигателя.

При пуске стремятся к получению правильной пусковой диаграммы, когда все броски тока I₁ между собой равны, а все токи переключения I₂ тоже одинаковы. Рассмотрение пусковой диаграммы электропривода (рис. 1.1) показывает, что последовательное выключение ступеней пускового резистора в цепи якоря возможно несколькими способами:

– в функции скорости, когда переход с одной искусственной характеристики электропривода на другую возможен при достижении электроприводом скорости n₁, а затем – n₂;

– в функции тока, когда переключение наступает после снижения тока до тока переключения I₂;

– в функции времени, когда в процессе пуска электроприводу заранее программируется фиксированное время работы на каждой ступени ускорения.

Пуск двигателя постоянного тока в функции скорости

Пусть требуется выполнить схему управления пуском двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции скорости.

П редположим, что ограничение пускового тока в якорной цепи двигателя осуществляется введением двух ступеней R₁ и R₂ пускового резистора. Эти ступени закорачиваются контактами контакторов ускорения КМ1 и КМ2 (рис. 1.2). Чтобы переключать ступени R1 и R2 в функции скорости, вовсе нет необходимости применять специальные датчики скорости (тахогенераторы), которые усложнили бы конструкцию электропривода. Так как схема очень грубая (как и все релейно-контакторные схемы), то достаточно обойтись каким-либо косвенным способом измерения скорости электропривода. Можно вспомнить, что величина ЭДС Е_Д в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением пропорциональна скорости. Но можно поступить еще проще: если пренебречь падением напряжения в якорной обмотке двигателя, то напряжение на якоре U_Я  Е_Д. В этом случае можно предложить схему (рис. 1.2), в которой катушки контакторов ускорения подключены к якорной обмотке двигателя и которая работает следующим образом. При подаче напряжения в якорную цепь двигателя скорость вращения двигателя М невелика, следовательно, малы Е_Д и U_Я , поэтому контакторы КМ1 и КМ2 не втягиваются. По мере разгона двигателя напряжение на его обмотке якоря увеличивается, что вызывает срабатывание сначала контактора КМ1, а затем и КМ2. Правда, рассмотренный вариант схемы неудобен тем, что контакторы ускорения имеют разные напряжения срабатывания. Но он легко устраняется, когда точка подключения правого контакта катушки КМ1 выбирается на части R_Х пускового резистора. В этом случае для напряжения втягивания контактора КМ2 можно записать соотношение:

U_{2 ВТ} = Е_Д + I_Я R_Я ,

а для напряжения втягивания контактора КМ1  другое выражение:

U_{1 ВТ} = Е_Д + I_Я (R_Я + R_Х ).

При одинаковых напряжениях втягивания контакторы ускорения срабатывают при разных значениях Е_Д, а следовательно, и скорости вращения двигателя. Наладка схемы осуществляется подбором величины R_Х.

Правильная пусковая диаграмма в рассматриваемой схеме может гарантироваться не всегда. Она нарушается при колебаниях напряжения питающей сети, при нагреве катушек контакторов и, следовательно, изменении их активного сопротивления. При чрезмерных колебаниях момента статической нагрузки (когда ток статической нагрузки становится больше тока переключения I₂) возможно «застревание» двигателя на промежуточной смягченной характеристике, что вызывает перегрев пусковых резисторов, повышенные потери в электроприводе, а главное  нарушение технологического процесса, так как электропривод не обеспечивает работу технологического агрегата с заданной скоростью.

Названные недостатки характерны для разомкнутых систем электропривода, которые не способны ослабить влияние действующих на электропривод возмущений, и являются своеобразной платой за «простоту» принимаемых технических решений.